Danijos technikos universiteto (DTU) mokslininkai patvirtino pagrindinę naujai atrasto magneto levitacijos reiškinio fiziką.

2021 m. mokslininkas iš Turkijos paskelbė dokumentą, kuriame išsamiai aprašomas eksperimentas, kai prie variklio buvo pritvirtintas magnetas, dėl kurio jis greitai sukosi. Kai ši sąranka buvo priartinta prie antrojo magneto, antrasis magnetas pradėjo suktis ir staiga pakilo į fiksuotą padėtį už kelių centimetrų.

Nors magnetinė levitacija nėra jokia naujiena – bene garsiausias pavyzdys yra magleviniai traukiniai, kurių kėlimas ir varymas priklauso nuo stiprios magnetinės jėgos – eksperimentas suglumino fizikus, nes šis reiškinys nebuvo aprašytas klasikinėje fizikoje ar bent jau jokioje klasikinėje fizikoje. . Žinomas magnetinės levitacijos mechanizmas.

Magnetinė levitacija demonstruojama naudojant Dremel įrankį, sukantį magnetą 266 Hz dažniu. Besisukančio magneto dydis yra 7 x 7 x 7 mm3, o plaukiojančio magneto – 6 x 6 x 6 mm3. Šiame vaizdo įraše demonstruojama straipsnyje aprašyta fizika. Kreditas: DTU.

Tačiau taip yra dabar. DTU Energetikos profesorius Rasmusas Björkas susižavėjo Okkaro eksperimentu ir ėmėsi jį pakartoti kartu su magistrantu Joachimu M. Hermansenu, išsiaiškindamas, kas tiksliai vyksta. Replikacija buvo lengva ir gali būti atliekama naudojant jau paruoštus komponentus, tačiau jo fizika buvo keista, sako Rasmusas Björkas:

„Magnetai neturėtų sklandyti, kai jie yra arti vienas kito. Paprastai jie traukia arba atstumia vienas kitą. Bet jei pasukate vieną iš magnetų, paaiškėja, kad galite pasiekti šią levitaciją. Ir tai yra keista dalis. Jėga, veikianti magnetus neturėtų pasikeisti vien todėl, kad „pasukate vieną iš jų, todėl atrodo, kad tarp judesio ir magnetinės jėgos yra ryšys“.

Rezultatai neseniai buvo paskelbti žurnale Taikomosios fizikos apžvalga.

Keletas eksperimentų, patvirtinančių fiziką

Eksperimentuose dalyvavo keli skirtingo dydžio magnetai, tačiau principas išliko tas pats: labai greitai sukdami magnetą tyrėjai pastebėjo, kaip kitas netoliese esantis magnetas, vadinamas „plūduriuojančiu magnetu“, pradėjo suktis tokiu pačiu greičiu ir greitai prilipo prie magneto. padėtis, kurioje jis liko.

Jie nustatė, kad kai plūduriuojantis magnetas laikomas tokioje padėtyje, jis yra orientuotas arti sukimosi ašies ir link poliaus, panašiai kaip besisukantis magnetas. Taigi, pavyzdžiui, plaukiojančio magneto šiaurinis polius, kai jis sukasi, nuolat nukreiptas į fiksuoto magneto šiaurinį polių.

Tai skiriasi nuo to, ko būtų galima tikėtis remiantis statinio magnetizmo dėsniais, kurie paaiškina, kaip veikia statinė magnetinė sistema. Tačiau, kaip paaiškėjo, būtent statinė magnetinė sąveika tarp besisukančių magnetų yra atsakinga už plūdės pusiausvyros padėties sukūrimą, kaip nustatė bendraautorius ir doktorantas Frederickas L. Dorhusas, naudodamas šio reiškinio modeliavimą. Jie pastebėjo reikšmingą magneto dydžio poveikį skraidinimo dinamikai: mažesniems magnetams reikia didesnio sukimosi greičio, kad kiltų dėl didesnės inercijos ir didesnio jų skrydžio.

„Pasirodo, kad plūduriuojantis magnetas nori susilyginti su besisukančiu magnetu, bet jis negali suktis pakankamai greitai, kad tai padarytų. Tol, kol bus išlaikyta ši jungtis, jis sklandys arba levituosis”, – sako Rasmusas Bjorkas.

„Galite palyginti jį su besisukančiu snapeliu. Jis atsistos tik tada, kai sukasi, bet yra fiksuotas savo padėtyje. Tik tada, kai sukimasis praranda energiją, gravitacijos jėga – arba mūsų atveju – stūmimas ir traukimas. magnetas – tampa pakankamai didelis, kad įveiktų pusiausvyrą.

Nuoroda: Joachimo Marko Hermanseno, Frederiko Laust-Dorhuso, Kathrin Frandsen, Marco Piligia, Christian R.H. Bahl ir Rasmus Björk „Kintamoji magnetinė levitacija“, 2023 m. spalio 13 d. Buvo pritaikyta fizinė peržiūra.
DOI: 10.1103 / PhysRevApplied.20.044036