Левітацыя магнітная: апісанне, асаблівасці і прыклады

Як вядома, у Зямлі, у сілу складзенага светапарадку, існуе пэўны гравітацыйнае поле, а марай чалавека заўсёды было пераадоленне яго любымі спосабамі. Левітацыя магнітная - тэрмін хутчэй фантастычны, чым які адносіцца да паўсядзённым рэальнасці.

Першапачаткова пад ім мелася на ўвазе гіпатэтычная здольнасць невядомай выявай пераадольваць зямное прыцягненне і перамяшчаць людзей або прадметы па паветры без дапаможнага абсталявання. Аднак цяпер паняцце «магнітная левітацыя» з'яўляецца ўжо цалкам навуковым.

Распрацоўваецца адразу некалькі інавацыйных ідэй, у аснове якіх ляжыць дадзенае з'ява. І ўсе яны ў перспектыве абяцаюць цудоўныя магчымасці для рознабаковага прымянення. Праўда, ажыццяўляцца левітацыя магнітная будзе не магічнымі прыёмамі, а з выкарыстаннем цалкам канкрэтных дасягненняў фізікі, а менавіта падзелу, які вывучае магнітныя палі і ўсё, што з імі звязана.

Зусім няшмат тэорыі

Сярод людзей, далёкіх ад навукі, існуе меркаванне, што магнітная левітацыя ўяўляе сабой накіроўваны палёт магніта. На справе пад гэтым тэрмінам маецца на ўвазе пераадоленне прадметам гравітацыі пры дапамозе магнітнага поля. Адной з яго характарыстык з'яўляецца магнітнае ціск, яно-то і выкарыстоўваецца для "барацьбы" з зямным прыцягненнем.

Прасцей кажучы, калі гравітацыя прыцягвае аб'ект ўніз, магнітнае ціск накіроўваецца такім чынам, каб яно адштурхоўвала яго ў адваротным кірунку - уверх. Так узнікае левітацыя магніта. Цяжкасць рэалізацыі тэорыі ў тым, што статычнае поле нестабільна і не факусуецца ў зададзенай кропцы, так што эфектыўна супрацьстаяць прыцягненню можа не цалкам. Таму патрабуюцца дапаможныя элементы, якія нададуць магнітнаму полю дынамічную ўстойлівасць, каб левітацыя магніта была з'явай рэгулярным. У якасці стабілізатараў для яго выкарыстоўваюцца розныя прыёмы. Часцей за ўсё - электраток праз звышправаднікі, але ёсць і іншыя напрацоўкі ў гэтай галіне.

тэхнічная левітацыя

Уласна, магнітная разнавіднасць ставіцца да больш шырокаму тэрміну пераадолення гравітацыйнага прыцягнення. Такім чынам, тэхнічная левітацыя: агляд метадаў (вельмі кароткі).

З магнітнай тэхналогіяй мы быццам бы крыху разабраліся, але існуюць яшчэ электрычны метад. У адрозненне ад першага, другі можа быць выкарыстаны для маніпуляцый з вырабамі з разнастайных матэрыялаў (у першым выпадку - толькі намагнічанага), нават дыэлектрыкаў. Падзяляецца таксама электрастатычных і электрадынамічных левітацыя.

Магчымасць часціц пад уздзеяннем святла ажыццяўляць рух была прадугадала яшчэ Кеплерам. А існаванне ціску святла даказана Лебедзевым. Рух часціцы ў напрамку крыніцы святла (аптычная левітацыя) называецца станоўчым фотофорезом, а ў зваротным напрамку - адмоўным.

Левітацыя аэрадынамічная, адрозніваючыся ад аптычнай даволі шырока ўжываецца ў тэхналогіях дня цяперашняга. Дарэчы, «падушка» - адзін з яе разнавіднасцяў. Найпростая паветраная падушка атрымліваецца вельмі лёгка - у падкладцы-носьбіце свідруюцца мноства адтулін і праз іх прадзьмухваецца сціснутае паветра. Пры гэтым паветраная пад'ёмная сіла ўраўнаважвае масу прадмета, і той парыць у паветры.

Апошні вядомы навуцы на дадзены момант спосаб - левітацыя з выкарыстаннем акустычных хваль.

Якія ёсць прыклады магнітнай левітацыі?

Фантасты марылі аб партатыўных апаратах памерам з заплечнік, якія маглі б «ляталі» чалавека ў патрэбным яму кірунку са значнай хуткасцю. Навука пакуль пайшла па іншым шляху, больш практычнаму і здзяйсняльна - быў створаны цягнік, які перамяшчаецца з дапамогай магнітнай левітацыі.

гісторыя суперпоездов

Упершыню ідэю складу, які выкарыстоўвае лінейны рухавік, падаў (і нават запатэнтаваў) нямецкі інжынер-вынаходнік Альфрэд Зейн. І было гэта ў 1902 годзе. Пасля гэтага распрацоўкі электрамагнітнага подвеса і цягнікі, абсталяванага ім, з'яўляліся на зайздрасць рэгулярна: ў 1906 г. Франклін Скот Сміт прапанаваў яшчэ адзін прататып, паміж 1937 і 1941 гг. шэраг патэнтаў па гэтай жа тэме атрымаў Герман Кемпер, а крыху пазней брытанец Эрык Лэйзвейт стварыў які працуе прататып рухавіка ў натуральную велічыню. У 60-х ён жа ўдзельнічаў у распрацоўцы Tracked Hovercraft, які павінен быў стаць самым хуткасным цягніком, але так і не стаў, бо з-за недастатковага фінансавання ў 1973-м праект быў зачынены.

Толькі шэсць гадоў праз, прычым зноў у Германіі, быў пабудаваны цягнік на магнітнай падушцы, які атрымаў ліцэнзію на пасажырскія перавозкі. Выпрабавальны трэк, пракладзены ў Гамбургу, меў даўжыню менш за кіламетр, але сама ідэя так натхніла грамадства, што цягнік функцыянаваў і пасля закрыцця выставы, паспеўшы за тры месяцы перавезці 50 тысяч людзей. Хуткасць яго, па сучасных мерках, была не так ужо вялікая - усяго 75 км / г.

Ня выставачная, а камерцыйны маглев (так назвалі цягнік, які выкарыстоўвае магніт), курсіраваў паміж аэрапортам Бірмінгема і чыгуначнай станцыяй з 1984 г., i пратрымаўся на сваёй пасадзе 11 гадоў. Даўжыня шляху была яшчэ менш, усяго 600 м, а над палатном цягнік паднімаўся на 1,5 см.

японскі варыянт

У далейшым ажыятаж з нагоды цягнікоў на магнітнай падушцы ў Еўропе прыціхла. Затое ў канцы 90-х імі актыўна зацікавілася такая краіна высокіх тэхналогій як Японія. На яе тэрыторыі ўжо пракладзены некалькі даволі працяглых трас, па якіх лётаюць маглева, якія выкарыстоўваюць такая з'ява як левітацыя магнітная. Гэтай жа краіне належаць і хуткасныя рэкорды, пастаўленыя дадзенымі цягнікамі. Апошні з іх паказаў хуткасны рэжым больш за 550 км / ч.

Далейшыя перспектывы выкарыстання

З аднаго боку, маглева прывабныя сваімі магчымасцямі хуткага перамяшчэння: па разліках тэарэтыкаў, іх можна будзе ў найбліжэйшай будучыні разагнаць аж да 1 000 кіламетраў у гадзіну. Бо іх прыводзіць у дзеянне левітацыя магнітная, а тармозіць толькі супраціў паветра. Таму наданне максімальна аэрадынамічных абрыс складу моцна зніжае і яго ўздзеянне. Да таго ж, з-за таго, што рэек яны не датычацца, знос у такіх цягнікоў вельмі павольны, што эканамічна вельмі выгадна.

Яшчэ адзін плюс - зніжэнне шумавы эфекту: маглева перасоўваюцца амаль бясшумна ў параўнанні са звычайнымі цягнікамі. Бонусам таксама ідзе выкарыстанне ў іх электраэнергіі, што дазваляе знізіць шкоднае ўздзеянне на прыроду і атмасферу. Акрамя таго, цягнік на магнітнай падушцы здольны пераадольваць больш стромкія схілы, а гэта выключае неабходнасць пракладкі чыгуначнага палатна ў абыход пагоркаў і спускаў.

Прымяненне ў энергетыцы

Не менш цікавым практычным напрамкам можна лічыць шырокае прымяненне магнітных падшыпнікаў у ключавых вузлах механізмаў. Іх ўстаноўка вырашае сур'ёзную праблему зносу зыходнага матэрыялу.

Як вядома, класічныя падшыпнікі сціраюцца даволі хутка - яны ўвесь час адчуваюць высокія механічныя нагрузкі. У некаторых абласцях неабходнасць замены гэтых дэталяў пазначае не толькі дадатковыя выдаткі, але і высокі рызыка для людзей, якія абслугоўваюць механізм. Магнітныя падшыпнікі захоўваюць працаздольнасць ў шмат разоў даўжэй, так што іх ужыванне вельмі мэтазгодна для любых экстрэмальных умоў. У прыватнасці, у атамнай энергетыцы, ветравых тэхналогіях альбо галінах, якія суправаджаюцца надзвычай нізкімі / высокімі тэмпературамі.

лятальныя апараты

У праблеме, як ажыццявіць магнітную левітацыя, напрошваецца слушнае пытанне: калі ж, нарэшце, будзе выраблены і прадстаўлены прагрэсіўнаму чалавецтву паўнавартасны лятальны апарат, у якім будзе выкарыстаная левітацыя магнітная? Бо ускосныя сведчанні, што падобныя «НЛА» існавалі, маюцца. Узяць, да прыкладу, індыйскія «Віма» найстаражытнай эпохі ці ўжо больш блізкія да нас у часовым суадносінах гітлераўскія «дисколеты», якія выкарыстоўваюць, у тым ліку і электрамагнітныя спосабы арганізацыі пад'ёмнай сілы. Захаваліся прыкладныя чарцяжы і нават фота дзеючых мадэляў. Пытанне застаецца адкрытым: як ўвасобіць усе гэтыя ідэі ў жыццё? Але далей не занадта жыццяздольных дасведчаных узораў у сучасных вынаходнікаў справа пакуль не ідзе. А можа, гэта яшчэ занадта сакрэтная інфармацыя?