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Entrainé par la valse des ultrasons

25 septembre 2012

LOMA - UMR 5798

En faisant tourner de manière contrôlée un petit disque à plus de dix tours par seconde sous le seul effet d’une onde ultrasonore, des physiciens ont testé quantitativement la théorie de la mise en rotation de la matière par le son.

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Les ultrasons, ondes acoustiques de très haute fréquence utilisées en échographie pour imager à l’intérieur de la matière, sont aussi un moyen de mettre de petits objets en mouvement. Des physiciens du Laboratoire Ondes et Matière d’Aquitaine (LOMA – CNRS / Univ. Bordeaux 1) viennent de tester quantitativement la théorie de mise en rotation d’objets par le son avec des faisceaux ultrasonores taillés sur mesure. Ce travail est publié dans la revue Physical Review Letters.

Pour mettre un objet en rotation il est nécessaire de disposer d’un faisceau ultrasonore d’un type particulier, surnommé vortex acoustique en raison de l’analogie de sa structure avec celle d’un tourbillon. Les physiciens bordelais ont obtenu un tel faisceau à l’aide d’un émetteur constitué simplement de 8 éléments piézoélectriques pilotés électriquement et vibrant à la fréquence de 2 mégahertz. Cet émetteur, dont la surface est concave, focalise l’onde acoustique sur l’objet visé, un disque absorbant le son, de diamètre millimétrique, flottant à l’interface entre du glycérol et de l’huile, deux liquides non miscibles. Le disque se met alors à tourner sur lui même à une vitesse pouvant aller jusqu’à plusieurs dizaines de tours par seconde. De la mesure de cette vitesse, les chercheurs ont déduit le couple de radiation acoustique et l’ont comparé avec succès avec les prédictions théoriques. Ils ont aussi montré que le fluide, qui absorbe partiellement l’onde ultrasonore qui s’y propage, est lui-même mis en rotation. Ces travaux ouvrent la voie à des applications potentielles basées sur cette nouvelle possibilité de mettre en rotation solides et liquides avec du son, qui jusqu’à présent n’a pas été explorée avec les dispositifs ultrasonores existants.

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Schéma du dispositif expérimental de mise en rotation d’un objet à distance, ici un disque absorbant les ondes acoustiques dans le domaine de fréquence utilisé posé à l’interface entre deux liquides immiscibles, à l’aide d’un vortex acoustique.

En savoir plus

Acoustic rotational manipulation using orbital angular momentum , A. Anhaueser, R. Wunenburger et E. Brasselet, Phys. Rev. Lett. 109, 034301 (2012).

Contact chercheur

Régis Wunenburger, enseignant-chercheur

Informations complémentaires

Laboratoire Ondes et Matière d’Aquitaine, Talence

Contacts INP

Jean-Michel Courty,
Catherine Dematteis,
Karine Penalba,
inp-communication cnrs-dir.fr