Bilim insanları klasik fiziğin ötesinde manyetik havaya yükselme gizemini çözüyor

Danimarka Teknik Üniversitesi'nden (DTU) bilim adamları, yeni keşfedilen mıknatıs kaldırma fenomeninin temel fiziğini doğruladılar.

2021 yılında Türkiye'den bir bilim insanı, bir motora mıknatıs bağlanarak motorun hızla dönmesini sağlayan bir deneyin ayrıntılarını içeren bir makale yayınladı. Bu düzenek ikinci bir mıknatısa yaklaştırıldığında, ikinci mıknatıs dönmeye başladı ve aniden birkaç santimetre uzakta sabit bir konumda havada asılı kaldı.

Manyetik kaldırma yeni bir şey olmasa da – belki de en ünlü örnek, kaldırma ve itme için güçlü bir manyetik kuvvete dayanan maglev trenleridir – deney fizikçileri şaşırttı çünkü bu fenomen klasik fizikte veya en azından herhangi bir klasik fizikte tanımlanmamıştı. . Manyetik kaldırmanın bilinen mekanizması.

Manyetik kaldırma, bir mıknatısı 266 Hz frekansında döndüren bir Dremel aleti kullanılarak gösterilmiştir. Dönen mıknatısın boyutu 7 x 7 x 7 mm3 ve yüzen mıknatısın boyutu 6 x 6 x 6 mm3'tür.Bu video, makalede anlatılan fiziği göstermektedir. Kredi bilgileri: DTU.

Ancak şimdi öyle. DTU Energy'de profesör olan Rasmus Björk, Okkar'ın deneyine hayran kaldı ve tam olarak ne olduğunu öğrenirken yüksek lisans öğrencisi Joachim M. Hermansen ile aynı deneyi tekrarlamak için yola çıktı. Rasmus Björk, kopyalamanın kolay olduğunu ve kullanıma hazır bileşenlerle yapılabileceğini ancak fiziğinin tuhaf olduğunu söylüyor:

“Mıknatıslar birbirine yakın olduklarında havada asılı kalmamalı. Genellikle birbirlerini çeker veya iterler. Ancak mıknatıslardan birini döndürürseniz, bu havaya yükselmeyi başarabileceğiniz ortaya çıkar. İşin tuhaf kısmı da bu. Mıknatıslara etki eden kuvvet “Onlardan birini döndürdünüz, yani hareket ile manyetik kuvvet arasında bir bağlantı var gibi görünüyor” diye değişmemeli.

Sonuçlar yakın zamanda dergide yayınlandı Uygulamalı fizik incelemesi.

Fiziği doğrulamak için çeşitli deneyler

Deneyler farklı boyutlarda birkaç mıknatıs içeriyordu, ancak prensip aynı kaldı: Araştırmacılar, bir mıknatısı çok hızlı döndürerek, “yüzen mıknatıs” adı verilen yakındaki başka bir mıknatısın, bir mıknatısa hızla yapışırken aynı hızda dönmeye başladığını gözlemlediler. kaldığı yerde.

Yüzen mıknatısın yerinde tutulduğunda, dönme eksenine yakın ve dönen mıknatısa benzer şekilde direğe doğru yönlendirildiğini buldular. Yani örneğin yüzen mıknatısın kuzey kutbunun gölgesi dönerken sabit mıknatısın kuzey kutbunu işaret eder.

Bu, statik manyetik sistemin nasıl çalıştığını açıklayan statik manyetizma yasalarına dayalı olarak beklenenden farklıdır. Bununla birlikte, ortak yazar ve doktora öğrencisi Frederick L. Dorhus bu fenomenin bir simülasyonunu kullanıyor. Mıknatıs boyutunun havada kalma dinamikleri üzerinde önemli bir etkisi olduğunu gözlemlediler: Daha küçük mıknatıslar, daha büyük ataletleri ve daha yükseğe uçmaları nedeniyle kaldırma için daha yüksek dönme hızları gerektirir.

Rasmus Bjork, “Yüzen mıknatısın, dönen mıknatısla aynı hizada olmak istediği ancak bunu yapacak kadar hızlı dönemediği ortaya çıktı. Bu bağlantı sağlandığı sürece havada asılı kalacak veya havaya uçacak” diyor.

“Bunu bir topaçla karşılaştırabilirsiniz. Yalnızca dönüyorsa ayağa kalkar ancak dönüşüyle ​​sabitlenir. Yalnızca dönüş enerji kaybettiğinde yerçekimi kuvveti veya bizim durumumuzda bir cismin itme ve çekme kuvveti ortaya çıkar. mıknatıs – dengenin üstesinden gelebilecek kadar büyük ol.

Referans: Joachim Marko Hermansen, Frederik Laust-Dorhus, Kathrin Frandsen, Marco Piligia, Christian R.H. Bahl ve Rasmus Björk tarafından yazılan “Alternatif Manyetik Levitasyon”, 13 Ekim 2023, Fiziksel inceleme uygulandı.
DOI: 10.1103/PhysRevApplied.20.044036