Dinâmica de partículas esféricas em levitadores acústicos de eixo único

Abstract

Mecanismos para contrapor a força gravitacional têm intrigado os cientistas durante anos. No princípio, manter objetos suspensos no ar sem qualquer contato aparente, era parte apenas de truques em shows de ilusionismo ou filmes de ficção científica, entretanto com o avanço da ciência a levitação se tornou realidade, graças aos estudos avançados sobre as forças eletromagnéticas, óticas e acústicas. Neste trabalho a dinâmica de pequenas esferas levitadas por forças acústicas produzidas por ondas estacionárias é discutida sob a perspectiva de duas aproximações para força de radiação acústica sendo uma aproximação não linear e outra linear. Os resultados mostram que o modelo com força acústica não linear é mais representativo em comparação com o modelo linear, uma vez que o modelo com força acústica não linear é capaz de representar fenômenos como histerese, duplicação de período, bifurcação e caos. Os diagramas de bifurcação revelam a ocorrência de bifurcações e de regiões caóticas assim como os espaços de fase corroboram, o cálculo do maior expoente de Lyapunov é utilizado para confirmar a existência de caos. Por fim, através das bacias de atração a topologia do espaço de condições iniciais é evidenciada.