Научници решавају мистерију магнетне левитације изван класичне физике

Научници са Техничког универзитета Данске (ДТУ) потврдили су основну физику новооткривеног феномена левитације магнета.

Научник из Турске је 2021. објавио рад у којем је детаљно описан експеримент у којем је магнет био причвршћен за мотор, узрокујући његово брзо окретање. Када се ово подешавање приближило другом магнету, други магнет је почео да се ротира и одједном је лебдео у фиксном положају неколико центиметара даље.

Док магнетна левитација није ништа ново — можда најпознатији пример су маглев возови који се ослањају на снажну магнетну силу за подизање и погон — експеримент је збунио физичаре јер овај феномен није описан у класичној физици, или барем у било којој класичној физици . Познати механизам магнетне левитације.

хттпс://ввв.иоутубе.цом/ватцх?в=Ск0ФсвкПМго
Магнетна левитација је демонстрирана коришћењем Дремел алата који ротира магнет на фреквенцији од 266 Хз. Величина ротирајућег магнета је 7 к 7 к 7 мм3, а пливајућег магнета је 6 к 6 к 6 мм3 Овај видео приказује физику описану у раду. Кредит: ДТУ.

Међутим, сада је. Расмус Бјорк, професор на ДТУ Енерги, био је фасциниран Оккаровим експериментом и кренуо је да га понови са студентом мастер студија Јоацхимом М. Хермансеном док је открио шта се тачно дешава. Репликација је била лака и могла је да се уради са стандардним компонентама, али њена физика је била чудна, каже Расмус Бјорк:

„Магнети не би требало да лебде када су близу један другог. Обично се привлаче или одбијају. Али ако окренете један од магнета, испоставило се да можете постићи ову левитацију. И то је чудан део. Сила на магнете не би требало да се мења само зато што „ротирате једну од њих, тако да изгледа да постоји спрега између кретања и магнетне силе.“

Резултати су недавно објављени у часопису Преглед примењене физике.

Неколико експеримената за потврду физике

Експерименти су укључивали неколико магнета различитих величина, али принцип је остао исти: ротирајући магнет веома брзо, истраживачи су приметили како други магнет у близини, назван „плутајући магнет“, почиње да се ротира истом брзином док се брзо држи за положај на коме је остао.Вртљајући.

Открили су да када се плутајући магнет држи у положају, он је оријентисан близу осе ротације и према полу слично ротирајућем магнету. Тако, на пример, северни пол плутајућег магнета, док се ротира, наставља да показује ка северном полу фиксног магнета.

Ово је другачије од онога што би се очекивало на основу закона статичког магнетизма, који објашњавају како функционише статички магнетни систем. Међутим, како се испоставило, управо су статичке магнетне интеракције између ротирајућих магнета одговорне за стварање равнотежног положаја пловака, као што је пронашао коаутор и докторант Фредерик Л. Дорхус користећи симулацију овог феномена. Они су приметили значајан утицај величине магнета на динамику лебдења: мањи магнети захтевају веће брзине ротације за подизање због њихове веће инерције и што више лете.

„Испоставило се да плутајући магнет жели да се поравна са ротирајућим магнетом, али не може да се окреће довољно брзо да то уради. Све док је ова веза одржавана, лебдеће или левитирати“, каже Расмус Бјорк.

„Можете га упоредити са ротирајућим врхом. Он ће устати само ако се окреће, али је фиксиран у свом положају својом ротацијом. Тек када ротација изгуби енергију, сила гравитације – или у нашем случају гурање и повлачење магнет – постаните довољно велики да превазиђете равнотежу.“

Референца: „Наизменична магнетна левитација“ од Јоацхима Марка Хермансена, Фредерика Лауст-Дорхуса, Катхрин Франдсен, Марцо Пилигиа, Цхристиан Р.Х. Бахл и Расмус Бјорк, 13. октобар 2023. Примењен је физички преглед.
ДОИ: 10.1103/ПхисРевАпплиед.20.044036