Создано устройство, напоминающее ковёр-самолёт

 В лаборатории Принстонского университета разработано устройство на пластиковой основе, несколько напоминающее ковёр-самолёт.

Как и его фантастический прототип, оно «самостоятельно» перемещается в горизонтальной плоскости на небольшой высоте над поверхностью. Без посторонней помощи в воздухе оно, однако, не удерживается: для проведения измерений его либо помещали на стол с воздушной подушкой, либо подвешивали с помощью длинных нитей.

Теория работы такого устройства была рассмотрена в 2007 году группой инженеров из Франции и США, которые изучали поведение гибкой фольги, находящейся в воздухе (воде) рядом с твёрдой стенкой. Несложные вычисления показали, что волнообразные движения фольги могут создавать движущее усилие Fp (см. рис.) и — в определённом диапазоне параметров — поддерживать её над поверхностью.
 

Принцип создания движущей силы.

Экспериментальный образец был изготовлен из двух тонких листов поливинилденфторида, склеенных эпоксидной смолой. На каждый лист наносилось металлическое покрытие с несколькими отделёнными друг от друга участками. Поскольку поливинилденфторид относится к пьезоэлектрикам, при подаче напряжения на эти участки листы деформируются, что позволяет запустить бегущую волну.

В опытах, как мы уже отмечали выше, проверялась только способность устройства смещаться в горизонтальном направлении. Амплитуда полученных авторами бегущих волн доходила до ~500 мкм, и на частоте в 100 Гц движущая сила превышала 100 мкН при подъёме листов поливинилденфторида на высоту в ~1 мм. Результаты измерений прекрасно согласовались с предсказаниями теоретиков: модуль создаваемой силы уменьшался с увеличением расстояния между листами и поверхностью и увеличивался с ростом амплитуды волн.

Скорость горизонтального смещения листов составляла около 1 см/с. Чтобы устройство самостоятельно поднималось в воздух, его необходимо разогнать до более высоких скоростей.

Видеозапись опытов.

В первой части видео демонстрируется горизонтальное перемещение листов, а во втором эксперименте листы, подвешенные на слишком большой высоте над поверхностью, не смещаются, однако их волнообразные движения чётко видны:

Полная версия отчёта опубликована в журнале Applied Physics Letters.

Подготовлено по материалам PhysOrg.