Energi ultrasonik bekerja pada medium, yang akan menyebabkan partikel bergetar dengan kecepatan tinggi dan menghasilkan perubahan mekanis seperti kecepatan, percepatan, tekanan suara, dan intensitas suara, sehingga menimbulkan efek mekanis. Ultrasonografi merupakan salah satu bentuk perambatan energi mekanik yang berhubungan dengan proses gelombang dan akan menghasilkan efek getaran yang linier. Ketika gelombang ultrasonik merambat dalam suatu medium, walaupun amplitudo perpindahan partikelnya kecil, namun percepatan partikel yang disebabkan oleh gelombang ultrasonik tersebut sangat besar.
Jika gelombang ultrasonik 20kHz, 1W/cm2 merambat di dalam air, maka amplitudo tekanan suara yang dihasilkannya adalah 173kPa, yang berarti amplitudo tekanan suara harus berubah 20.000 kali antara positif dan negatif 173kPa per detik, dan percepatan partikel maksimum Hingga 1440km/s2, yaitu sekitar 1500 kali percepatan gravitasi, gerak mekanis yang intens dan berubah dengan cepat tersebut adalah efek getaran mekanis tenaga USG.
Bila media ultrasonik bukan merupakan media berlapis yang seragam (seperti jaringan biologis, tubuh manusia, dll), impedansi akustik setiap lapisan media akan menyebabkan gelombang suara yang dipantulkan terpantul dan membentuk gelombang berdiri. Antinode dan node gelombang berdiri menyebabkan perubahan tekanan dan ketegangan serta percepatan. Karena massa partikel media yang berbeda (seperti biomolekul) berbeda, kecepatan getaran yang disebabkan oleh perubahan tekanan juga berbeda, dan perubahan tekanan yang disebabkan oleh gerakan relatif antar partikel media merupakan alasan lain terjadinya efek mekanis ultrasonik. Efek mekanis yang menggunakan ultrasound harus diproses (perforasi, pemotongan, pemadatan, penguatan permukaan, pengelasan, pembersihan, pemolesan, dan penghilangan film dan kotoran yang tidak diinginkan, dll.), dan juga digunakan untuk mempercepat dispersi, homogenisasi, emulsifikasi, dan penghancuran, Sterilisasi dan proses lainnya.
Efek mekanis USG telah banyak digunakan dalam produksi, dan contohnya adalah sebagai berikut.
Agitasi mekanis
Getaran frekuensi tinggi ultrasonik dan tekanan radiasi dapat membentuk agitasi dan aliran efektif dalam gas dan cairan. Aliran jet yang kuat dan aliran mikro lokal yang dihasilkan oleh getaran gelembung kavitasi pada permukaan padat dapat secara signifikan melemahkan tegangan permukaan dan gesekan cairan, dan menghancurkan lapisan antarmuka padat-cair yang melekat, sehingga tidak dapat mencapai agitasi mekanis frekuensi rendah biasa. memengaruhi. Efek ini adalah dasar fisik untuk penerapan obat melalui kulit manusia, produk kecantikan pada kulit manusia, degassing ultrasonik, perataan dan penyempurnaan makanan dan kosmetik.
Interdifusi
Efek tekanan dan suhu tinggi dari getaran ultrasonik dan kavitasi digunakan untuk mendorong penetrasi molekul antara dua cairan, dua padatan, atau antarmuka cair-padat dan cair-gas untuk membentuk sifat material baru. Pengelasan ultrasonik pada logam atau plastik, emulsifikasi ultrasonik, pembersihan, atomisasi dapat diklasifikasikan sebagai efek tersebut.
Homogenkan
Setelah gelembung kavitasi ditutup, gelombang kejut lokal dapat menghancurkan partikel-partikel dalam cairan hingga menjadi halus; membuat kristal seragam; membubarkan tetesan susu yang besar dan tidak rata menjadi zat-zat kecil yang seragam (seperti zat kontras medis, zat pengobatan kanker, dll.); Bahkan dapat mencakup trombolisis dan efek lainnya.
Kohesi
Getaran ultrasonik dapat membuat partikel tersuspensi dalam media gas dan cair bergerak dengan kecepatan berbeda, meningkatkan kemungkinan tumbukan fasa; atau menggunakan gelombang berdiri untuk cenderung ke antinode sehingga terjadi proses aglomerasi. Pengumpulan debu pada cerobong asap dan hujan buatan termasuk dalam kategori ini.
Tindakan pemotongan mekanis
Karena percepatan getaran ultrasonik yang besar dan efek kavitasi dan korosi akustik, pemrosesan khusus dan tepat pada bahan keras dan rapuh (permata, keramik, kaca, baja magnetik, dll.) dapat dilakukan.
Hancurkan
Penggunaan gelombang ultrasonik dengan intensitas tinggi dapat menghancurkan batu ginjal dan batu empedu dalam tubuh tanpa merusak jaringan lunak.
