Som se propaga no vácuo através de transmissão de ondas acústicas
Por Daniele Cavalcante • Editado por Patricia Gnipper |
O som viajou através do vácuo pela primeira vez graças a um experimento com cristais piezoelétricos. Embora esse método transporte as ondas sonoras apenas por distâncias bem curtas, o fenômeno pode abrir portas para novas tecnologias de determinados componentes eletrônicos.
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As ondas sonoras são um tipo de energia mecânica que se propaga por um meio com partículas que podem transmitir essa energia, como o ar, líquidos, gases e alguns materiais sólidos. É essencial que essas partículas estejam suficientemente próximas umas das outras, de modo que possam levar a energia adiante.
Partículas estão presentes em praticamente todo o espaço — por isso, não existe vácuo perfeito —, mas geralmente estão separadas por grandes distâncias, que impedem a propagação das vibrações (o mesmo não acontece com a luz por se tratar de ondas eletromagnéticas, e não mecânicas). Em outras palavras, o som não se propaga no espaço.
Entretanto, um experimento conduzido por Zhuoran Geng e Ilari Maasilta, do Centro de Nanociências da Universidade de Jyväskylä, provou que um truque pode conduzir o som através do vácuo: basta utilizar materiais piezoelétricos, ou seja, cristais capazes de converter pressão mecânica em tensão elétrica e vice-versa.
A piezoeletricidade é um recurso importante para várias tecnologias com diversas aplicações, desde a agulha de um toca-discos, microfones e os captadores de violão acústico, até aparelhos de ultrassom. Eles funcionam pela interação entre a força mecânica e o estado elétrico, mas apenas por meio de materiais cristalinos com as propriedades corretas.
No experimento do novo estudo, a dupla de pesquisadores utilizou dois cristais de óxido de zinco afastados por uma curta distância no vácuo. Ao sofrer uma pressão, como a aplicação de ondas sonoras, os cristais criam uma carga elétrica que interrompe os campos elétricos próximos.
O processo pode converter o som em carga elétrica no primeiro cristal, enquanto o segundo converte essa mesma carga elétrica em pressão. Isso porque as interrupções dos campos elétricos refletem a frequência das ondas sonoras originais, e são transformadas em som do outro lado do vácuo.
Isso funciona em qualquer tipo de som, ou seja, na faixa de frequências de áudio (Hz-kHz), frequências de ultrassom (MHz) e de hipersom (GHz). Entretanto, há uma limitação: a distância entre os cristais deve ser menor que o comprimento da onda sonora a ser transmitida.
Além disso, o método ainda não é 100% eficiente, já que “na maioria dos casos, o efeito [do som transmitido] é pequeno”, segundo Maasilta, embora algumas situações “toda a energia da onda salta pelo vácuo com 100% de eficiência, sem nenhuma reflexão”.
Os resultados foram publicados na Nature.
Fonte: Nature, Universidade de Jyväskylä