Maglev treni neredeyse gitmişti! Veto edilmiş manyetik kaldırma teknolojisini kim kurtardı?
Herkes bir manyetik kaldırma küresi ve bir maglev tepesi görmüş veya oynamış olmalıdır. Manyetik alan yardımıyla jiroskop veya küre havada asılı kalabilir ve serbestçe dönebilir.
Ama ne var biliyor musun? Bu manyetik kaldırma teknolojisi, İnsanlar tarafından reddedildi ! Neler oluyor ve manyetik havaya yükselmeyi kim "gökyüzünü tekrar görmesini" sağladı? Gel ve editöre bir göz at ~
1 İmkansız askıya alma?
Herkes gençken evinde oynamış olmalı mıknatıs Sağ. Mıknatısın boyutuna veya şekline bakılmaksızın, her zaman iki manyetik kutup olacaktır ve Aynı tür manyetik kutuplar birbirini iter ve farklı türdeki manyetik kutuplar birbirini çeker.
Hiç aynı türden manyetik kutupları yukarı ve aşağı yerleştirmeyi ve üst mıknatısı yapmak için itme kuvvetini kullanmayı denediniz mi? Askıya alındı Ne?
Gençken sayısız kez denedim ama istisnasız her seferim başarısızlıkla sonuçlandı. Ne kadar dikkatli yerleştirirseniz yerleştirin, üst mıknatıs ya manyetik kuvvet tarafından itilir ya da aynı tür manyetik kutupları birbirine çekmek için 180 derece döndürülür.
Editörün çok aptal olduğunu düşünmüyor musunuz? 1842'nin başlarında, matematikçi Samuel Ensau tek bir kararlı manyetik alanın kararlı bir mekanik yapıyı koruyamayacağını kanıtladı.
Layman'ın deyimiyle, yalnızca bir mıknatıs setiyle kararlı bir manyetik kaldırma yapısı oluşturmak imkansızdır, yukarıda yüzen mıknatıslar bir anda devrilir.
Bu neden oluyor?
Aslında nedeni çok basit: Dümdüz, yarı dairesel bir "dağ" olduğunu varsayalım Şimdi dağın tepesine küçük bir top koymalı ve dağın tepesinde yuvarlanmadan kalmasını sağlamalıyız.
Teoride, top olduğu sürece bu görev tamamlanabilir. Kısmi değil Sadece zemini yarım daire şeklindeki dağın tepesine yerleştirin, bu sırada topun yerçekimi ve destek kuvveti dengelenir.
Ancak gerçekte bu görevi kimse tamamlayamaz ve zorluk "kısmi değil" de yatmaktadır. Gerçekte, bir kişi ne kadar tedbirli olursa olsun veya bir makine ne kadar hassas olursa olsun, topu yanlış tarafa koysalar bile aynı şeyi yapamazlar. Bir saç teli Mesafe topun yuvarlanmasına neden olur.
Hayatta bunun çok fazla örneği vardır, örneğin teoride sabit bir bisiklet, bisiklet tamamen dik olduğu sürece yerde herhangi bir desteksiz durabilir ama bunun imkansız olduğunu hepimiz biliyoruz.
Bugün bahsettiğimiz manyetik kaldırma da bu tür bir soruna aittir.Yüzeyde, iki mıknatıs arasındaki itme kuvveti, bir denge sağlamak için mıknatısın kendi yerçekimi tarafından dengelenebilir, ancak bu denge kararsızdır ve herhangi bir rüzgar veya çim onu tersine çevirecektir.
Her yerleştirdiğinizde, iki mıknatısın mükemmel şekilde hizalandığından ve düz tutulduğundan ve etraflarında esinti olmadığından emin olamadığınız sürece.
2 "Yabancılar" da yeni kreasyonlar var
Bundan bahsetmişken, bazı arkadaşlar sorabilir: Bu tür bir havaya yükselme imkansız olduğuna göre, peki ya manyetik kaldırma küresi?
Daha önce bahsettiğimiz bisiklet örneğini hatırlıyor musunuz? Sabit bir bisiklet kendi başına yerde duramasa da, sürülen bisiklet çok stabildir Hatta bazı araştırmacılar, bisiklet ileri gidildiği sürece bisikletin üzerinde kimse olmasa bile uzun süre sabit kalabildiğini bulmuşlardır.
Akıllı arkadaşların zaten bir fikri olmalı - eğer mıknatıssa Devam et Bisiklet kadar dengeli olacak mı?
Yirmi yıl önce sıradan bir Amerikan kasabasında adında bir adam vardı Roy Harrigan nın-nin İcat edilen ucube , Bunu da düşündüm.
Lise bilgisinin kendi kendine öğretildiğini ve profesyonel fizik eğitimi almadığını belirtmekte fayda var, fizik alanında tam bir "meslekten olmayan" olduğu söylenebilir.
Sonunda aynı manyetik kutupların karşılıklı itme prensibini kullanarak yüksek hızlı dönen bir mıknatısı askıya almayı başaran bu "meslekten olmayan adam" oldu ve ilk "manyetik kaldırma mini-cayro oyuncağı" doğdu.
Bundan bahsetmişken, arkadaşlar kapıyı görmüş olmalılar.Jiroskopun ve kürenin manyetik alan altında havalanmasının nedeni tam olarak jiroskop ve kürenin Artık statik değil , Ama durmadan dönüyor. Döndürme nesneyi dengede tutar.
Ek olarak, insanlar süspansiyon halindeki nesneleri hareket ettirmeye ek olarak manyetik alanların da "hareket ettirilebileceğini" keşfettiler. Sıradan statik manyetik alanı sürekli değişen alternatif bir manyetik alanla değiştirdiğimizde, yukarıdaki mıknatıs da kararlı bir şekilde yüzebilir.
Daha da tuhafı, mıknatısı koyarsanız Alternatif manyetik alan Mıknatıs ilk başta şiddetli bir şekilde sallanacak ve ardından yavaş yavaş manyetik alanın üzerinde sabit bir şekilde yüzecek ve dönmeye başlayacaktır. Stabilizasyondan sonra, üst dönüşün frekansı, manyetik alan değişiminin frekansı ile hemen hemen aynıdır. Bu fenomen denir Frekans kilidi .
Genel olarak, değişen manyetik alan, alternatif akım gerektiren bobin tarafından üretilir.Bu nedenle, manyetik kaldırma kürelerinin çoğu yalnızca güç açıldığında normal olarak kullanılabilir ve güç kapalıyken stabiliteyi korumak zordur.
3 Değişimde istikrar
Bu kadar çok konuştuktan sonra arkadaşlarım kesinlikle merak edecek Dönen nesneler daha kararlı olacak Ne? Değişen bir manyetik alan ile sabit bir manyetik alan arasındaki fark nedir?
Öncelikle devinim kavramından bahsetmeliyiz.
Sabit bir mıknatıs bir manyetik alanda hafifçe eğildiğinde, yerçekimi manyetik alanın itici kuvvetiyle dengelenemez ve dış kuvvetin etkisi altında tersine döner.
Mıknatıs bir tepe gibi yüksek hızda döndüğünde, hafifçe çarpık olsa ve yerçekimi ve manyetik alanın itici kuvveti dengesiz olsa bile, anında devrilmeyecek, bunun yerine başını eğecek ve dönerken orijinal dönme ekseninin yönünü sürekli değiştirecektir. Bu özel harekete fizikçiler tarafından devinim denir.
Bunun nedeni, nesnenin nasıl hareket edeceğinin yalnızca kuvvete değil, aynı zamanda nesnenin başlangıç durumuna da bağlı olmasıdır.
Önceki küçük mıknatıs statikti, bu nedenle dengesiz yerçekimi ve itme etkisi altında desteklemek zordu ve düşecekti; şimdi küçük mıknatıs sürekli dönüyor ve başlangıç durumu öncekinden tamamen farklı. Bu nedenle, yerçekimi ve itme zıttır. Etkisi doğal olarak farklıdır.
Aynı kuvvet koşulları altında, farklı başlangıç durumlarının farklı gelecek evrime yol açacağı fenomenine matematikçiler tarafından diferansiyel denklemlerin başlangıç değer problemi denir. 18. yüzyılda matematikçiler, fizikçiler ve astronomlar Laplace Başlangıç değeri problemi üzerine oldukça araştırma.
Yukarıdakiler, yüksek hızlı dönen bir nesnenin neden kararlı manyetik kaldırma elde edebileceğini açıklamaktadır. Bununla birlikte, hala çözülmemiş bir sorun var Sürekli değişen manyetik alan neden kararlı bir havaya yükselme elde edebiliyor?
Küçük mıknatıs, statik bir manyetik alanla havalanamaz çünkü manyetik alan yönlüdür ve her zaman N kutbundan S kutbuna işaret eder. İtme kuvveti tarafından geçici olarak askıya alınan küçük mıknatıs hafifçe eğildiği sürece, manyetik alanın yönü boyunca dönecektir.Üst ve alt mıknatısların farklı manyetik kutupları birbirine bakar ve itme kuvveti bir anda sıkıca çekilen çekici bir kuvvete dönüşür.
Peki manyetik alanın yönü değişmeye devam ederse ne olur?
Manyetik alanın yönü sürekli değiştiğinden, artık net bir yönü yoktur ve daha simetrik hale gelir.
Üstteki küçük mıknatıs hafifçe eğildiğinde, manyetik alanın çekiciliğinin altında dönme eğilimi de olabilir.Ancak, bir sonraki anda manyetik alanın yönü değişir.Küçük mıknatıs dönüşlerinin çekici kuvveti, anında tersine dönmek üzere olan küçük mıknatısı iterek itici bir kuvvete dönüşür. Onu askıya alınmış durumda tutmak için.
Küçük mıknatıs böyledir Manyetik alanın değişen yönüyle ileri geri itilir , Birbiri ardına, manyetik alanla birlikte sürekli sallanacak veya dönecek ve göreceli olarak kararlı bir şekilde yüzecektir.Bu, daha önce bahsettiğimiz frekans kilidi olan fizikte zorlanmış titreşim olarak adlandırılır.
Bu tür değişen istikrar, endüstri ve bilimsel araştırma alanlarında çok yaygındır.Bu yöntemi, herhangi bir kararsız sistem için nispeten doğru kontrol elde etmek için kullanabiliriz.
Manyetik kaldırma küresinin şematik diyagramı
Bunu okuduktan sonra, ekranın önünde yeni fikirleriniz veya keşifleriniz var mı? Etrafınıza dikkatlice bakarsanız, istikrarı korumak için bu prensibi kullanmanın daha fazla örneğini bulabilir misiniz?
Kaynak: Digital Beijing Science Center
Yayıncı: GUOmazing
Görüntülemek için başlığa tıklayın
1. Fizik yasaları size şunu söylüyor: İtiraf çok büyük bir kayıp olabilir ve ayrıldıktan sonra kan kazanmanız gerekir
2. Şok! Dün diktiğiniz süpürge NASA'yı gerçekten endişelendirdi
3. Alkol ve 84 dezenfektan birlikte kullanılabilir mi?
4. Tek kullanımlık tıbbi maskeler nasıl yapılır? Nasıl dezenfekte edilir?
5. Matematik eğlencelidir Bu dev takım, matematik ve fen alanlarında bir grup doktorla birlikte sahayı taradı.
6. "Sıcaklık ölçme tabancası" sıcaklığınızı nasıl ölçer?
7. 0 derece su ile 100 derece su karıştırılarak 50 derece su elde edilebilir mi?
8. İnsanlar neden öpüşmeyi sever?
9. Virüs nereden geliyor?
10. İlk görüşte aşk güvenilir midir?
