2021. gadā turku zinātnieks Hamdi Ukars atklāja jaunu magnētiskās levitācijas veidu, kurā strauji rotējošs magnēts liek levitēt blakus esošajam magnētam. Šo fenomenu, kas bija pretrunā ar klasisko fiziku, atkārtoja un pētīja profesors Rasmuss Bjorks un viņa komanda. Viņi atklāja, ka augošais magnēts sakrīt ar rotējošo magnētu, radot līdzsvaru, kas līdzīgs rotējošam augšējam. Kredīts: SciTechDaily.com
Zinātnieki no Dānijas Tehniskās universitātes (DTU) ir apstiprinājuši jaunatklātās magnēta levitācijas fenomena pamata fiziku.
2021. gadā kāds zinātnieks no Turcijas publicēja rakstu, kurā sīki aprakstīts eksperiments, kurā magnēts tika piestiprināts motoram, izraisot tā ātru griešanos. Kad šis uzstādījums tika tuvināts otrajam magnētam, otrais magnēts sāka griezties un pēkšņi svārstījās fiksētā pozīcijā dažu centimetru attālumā.
Lai gan magnētiskā levitācija nav nekas jauns — iespējams, slavenākais piemērs ir maglev vilcieni, kas balstās uz spēcīgu magnētisko spēku pacelšanai un dzinējspēkam — eksperiments ir mulsis fiziķus, jo šī parādība nav aprakstīta klasiskajā fizikā vai vismaz nevienā klasiskajā fizikā. . Zināms magnētiskās levitācijas mehānisms.
Magnētiskā levitācija tiek demonstrēta, izmantojot Dremel instrumentu, kas rotē magnētu ar frekvenci 266 Hz. Rotējošā magnēta izmērs ir 7 x 7 x 7 mm3 un peldošā magnēta izmērs ir 6 x 6 x 6 mm3. Šis video demonstrē rakstā aprakstīto fiziku. Kredīts: DTU.
Tomēr tagad ir. DTU Energy profesors Rasmuss Bjorks bija aizrāvies ar Okkara eksperimentu un nolēma to atkārtot ar maģistrantu Joahimu M. Hermansenu, vienlaikus noskaidrojot, kas tieši notiek. Replikācija bija vienkārša, un to varēja izdarīt ar gataviem komponentiem, taču tā fizika bija dīvaina, saka Rasmuss Björks:
“Magnēti nedrīkst lidināties, kad tie atrodas tuvu viens otram. Parasti tie piesaista vai atgrūž viens otru. Bet, ja jūs pagriežat kādu no magnētiem, izrādās, ka varat sasniegt šo levitāciju. Un tā ir dīvainā daļa. Spēks uz magnētiem nevajadzētu mainīties tikai tāpēc, ka “Jūs pagriežat vienu no tiem, tāpēc šķiet, ka kustība un magnētiskais spēks ir saistīts.”
Rezultāti nesen tika publicēti žurnālā Lietišķās fizikas apskats.
Vairāki eksperimenti, lai apstiprinātu fiziku
Eksperimentos tika izmantoti vairāki dažāda izmēra magnēti, taču princips palika nemainīgs: ļoti ātri pagriežot magnētu, pētnieki novēroja, kā cits tuvumā esošais magnēts, saukts par “peldošo magnētu”, sāka griezties ar tādu pašu ātrumu, vienlaikus ātri pielīpoties pie magnēta. vietā, kur tas palika.
Viņi atklāja, ka tad, kad peldošais magnēts tiek turēts pozīcijā, tas ir orientēts tuvu rotācijas asij un pret polu, kas ir līdzīgs rotējošajam magnētam. Tā, piemēram, peldošā magnēta ziemeļpola ēna, tai griežoties, norāda uz fiksētā magnēta ziemeļpolu.
Tas atšķiras no tā, ko varētu sagaidīt, pamatojoties uz statiskā magnētisma likumiem, kas izskaidro statiskās magnētiskās sistēmas darbību. Tomēr, kā izrādās, tieši statiskā magnētiskā mijiedarbība starp rotējošiem magnētiem ir atbildīga par pludiņu līdzsvara stāvokļa izveidi, kā atklājis līdzautors un doktorants Frederiks L. Dorhus, izmantojot šīs parādības simulāciju. Viņi novēroja būtisku magnēta lieluma ietekmi uz lidojuma dinamiku: mazākiem magnētiem ir nepieciešams lielāks rotācijas ātrums, lai paceltos, jo lielāka inerce un jo augstāk tie lido.
“Izrādās, ka peldošais magnēts vēlas sakrist ar rotējošo magnētu, bet tas nevar griezties pietiekami ātri, lai to izdarītu. Kamēr šis savienojums tiek uzturēts, tas lidos vai levitēs,” saka Rasmuss Bjorks.
“Varat to salīdzināt ar griezni. Tas stāvēs kājās tikai tad, ja tas griežas, bet ar rotāciju tiek fiksēts savā pozīcijā. Tikai tad, kad rotācija zaudē enerģiju, gravitācijas spēks vai mūsu gadījumā stumšana un vilkšana iedarbojas. magnēts – kļūst pietiekami liels, lai pārvarētu līdzsvaru.
Atsauce: Joahima Marko Hermansena, Frederika Laust-Dorhusa, Katrīnas Fransena, Marko Pilidža, Kristiāna R. H. Bāla un Rasmusa Bjērka “Mainīgā magnētiskā levitācija”, 2023. gada 13. oktobris, Tika piemērota fiziska pārbaude.
DOI: 10.1103/PhysRevApplied.20.044036
