فيزيک صوت، کاربرد موج فراصوت
اقلام مورد نياز
* جارو
* چوبدستي
* سطل
* حلال تميز کننده
* گردگير
* واکس اسباب اثاثيه
* صدا
شايد صوت در خانه‌ي شما ابزاري براي تميزکاري نباشد، ولي براي تميزکردن جواهرات، عدسي‌ها، وسايل جراحي و بسياري از اقلام کوچک و اجسام کمي پيچيده (مثل مدار و خازن) مورد استفاده قرار مي‌گيرد. بزودي اجسام بزرگي چون اسباب خانه يا ماشين‌هاي صنعتي و توليدي و غيره، هم با صوت تميز خواهند شد.
روشي به نام تميزکاري فراصوت اغلب براي غبار روبي، تميز کردن روغن، کثيفي‌ها و ديگر ذراتي که به اجسام کوچک مي‌چسبند، مورد استفاده قرار مي‌گيرد. کلمه‌ي فراصوت به معناي فرکانس موج صوتي است که در اين روش بالاتر از حد شنوايي انسان به کار مي‌رود. حد شنوايي از شخصي به شخص ديگر فرق مي‌کند؛ ولي در کُل انسان سالم تقريباً صداهايي در ۲۰ تا ۲۰ هزار هرتز را مي‌تواند بشوند. براي مثال سگ‌ها ۴۰ تا ۶۰ هزار هرتز و خفاش‌ها ۲۰ تا ۱۲۰هزار هرتز. تميزکننده‌هاي فراصوتي بين ۲۰ هزار تا ۴۰ هزار هرتز کار مي‌کنند، ولي در مواردي بالاتر از اين مقدار هم کار مي‌کنند.
|
اين نوع تميزکننده‌ها از ۵۰ دلار تا چند هزار دلار به فروش مي‌رسند، ولي قيمتشان مهم نيست، همگي يک بنيان فيزيکي دارند. هر تميزکننده يک بخش حمام گونه هم دارد که در آن آب پُر مي‌کنند (شکل۲).
در کف اين ظرف وسيله‌ايست که با ارتعاش بالا و پايين، موج فراصوتي مي‌سازد و اين ارتعاش‌ها هزاران بار در ثانيه روي مي‌دهند.
|
 |
امواج صوتي با ارتعاش مولکول‌ها به وجود مي‌آيند. وقتي با دوستتان صحبت مي‌کنيد، در واقع با ارتعاش مولکول‌هاي نزديک دهان و داخل آن تا محيط بيرون که دوستتان هم در نزديکي شماست، صوت توليد مي‌شود. اين ارتعاش‌ها يا همان موج صوتي در هوا منتشر شده و به گوش دوستتان مي‌رسد. وقتي به گوش مي‌رسد، موج صوتي که مکانيکي است به سيگنال الکتريکي تبديل شده و از سيستم عصبي گوش به مغز مي‌رسد. مغز با توجه به داشته‌هاي خود يعني همان حافظه کوتاه مدت و بلند مدت و فرايندهاي کوانتمي، آن را ترجمه مي‌کند.
در يک تميز کننده‌ي فراصوت، يک مولد صوتي به ديافراگم مخروطي شکلي وصل است که درون بلندگو مرتعش شده و مولد باعث مي‌شود که ديافراگم با فرکانس و دامنه‌ي خاصي منتشر شود. بجاي اينکه مولکول‌هاي هوا مرتعش شوند، اينجا، ديافراگم، مولکول‌هاي آب را مرتعش مي‌کند.
با اين تميزکاري چه کارهايي مي‌توان کرد؟
ارتعاش‌ها باعث به وجود آمدن کاواک‌هاي کوچک (حباب‌ها) به اندازه‌ي يک گلبول قرمز و يا باکتري مي‌شود. با اين حال ارتعاش پيوسته به کاواک‌ها فشاري وارد مي‌کند که سبب کشيده شدن و فشار به آنها خواهد شد. همين مسئله باعث مي‌شود کاواک‌ها از داخل منفجر شده و اگر نزديک سطح باشند، جتي از آب پُرفشار درست مي‌کنند. جسمي که در اين وان آب قرار مي‌گيرد، با اين جت‌ها چند ميليون بار در ثانيه برخورد مي‌کند. در اين برخوردها، ذراتي چون غبار، روغن و غيره از سطح جسم جدا شده و چسم تميز مي‌شود. اين کاواک‌ها آنقدر کوچک هستند که برخلاف ميليون‌ها برخوردي که دارند، بسيار آرام روي جسم تأثير مي‌گذارند.
اين روش اغلب براي اجسام پيچيده مورد استفاده قرار مي‌گيرد چون کاواک‌ها آنقدر کوچک هستند که تا همه‌ي ترک‌ها و درزها نفوذ کنند و و هرجايي که براي تميزکاري در دسترس نيست، تميز کنند. تميزکننده‌هاي فراصوتي متعددي اين روزها توليد مي‌شود. آنها را مي‌توان براي فرکانس‌هايي توليد کرد که نوع خاصي از سطح را تميز کنند. مثلاً فرکانس‌هاي بالاتر اجسام پيچيده‌تر را بهتر تميز مي‌کنند. تعدادي از تميزکننده‌ها از ترکيب آب-ماده تميز کننده (مثل صابون يا زُدا) استفاده مي‌کنند تا اين فرايند سريع‌تر به نتيجه برسد. و البته اندازه‌هاي اين تميزکننده‌ها هم متفاوت است، چون اجسامي با ابعاد مختلف را تميز مي‌کنند.
چه خبر از آينده؟
اين روش جديد نيست! ولي پروفسور لايتون و بريکين در دانشگاه ساؤتهمپتون در انگلستان کارهاي گسترده‌اي روي اين روش انجام دادند. اخيراً اين فرايند فقط براي اجسامي که در آب مي‌توانند قرار بگيرند، استفاده مي‌شود. از طرفي وقتي ذرهاي از چسم جدا مي‌شود، در داخل وان آب شناور مي‌ماند و به قسمت ديگري از جسم مي‌چسبد.
 |
براي فائق آمدن بر اين مشکل از يک دهانه قيفي استفاده کردند. وقتي آب از آن خارج مي‌شود، اين قيف توليد موج فراصوت مي‌کند که حتي براي اجسام بزرگ هم مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد. چه اجسامي؟ يک شاتل! |
آب به طور ثابت و پيوسته در اين دستگاه در جريان است، پس غبار از سطح چسم دور مي‌شود و ديگر روي آن نمي‌چسبد. چالش بعدي فيزيکدانان فناوري ست که آن را به خانه‌هاي ما، کارخانه‌ها، و توليد کنندگان و تهيه کننده‌هاي غذا بياورد. اين تيم با اميد به رسيدن به فناوري اينچنيني در ده‌ي آينده مشغول به کار هستند.
منبع: