Jak wiecie, ze względu na panujący porządek świata Ziemia ma pewne pole grawitacyjne, a marzeniem człowieka zawsze było przezwyciężenie go w jakikolwiek sposób. Lewitacja magnetyczna to fantastyczny termin, a nie codzienna rzeczywistość.
Początkowo było to rozumiane jako hipotetyczna zdolność do pokonania grawitacji w nieznany sposób i do przemieszczania ludzi lub przedmiotów w powietrzu bez dodatkowego wyposażenia. Jednak obecnie koncepcja „lewitacji magnetycznej” jest już dość naukowa.
Jednocześnie powstaje kilka innowacyjnych pomysłów opartych na tym zjawisku. Wszystkie z nich w przyszłości obiecują duże możliwości wszechstronnego zastosowania. To prawda, że lewitacja magnetyczna nie będzie przeprowadzana za pomocą magii, ale z wykorzystaniem bardzo specyficznych osiągnięć fizyki, a mianowicie sekcji badającej pola magnetyczne i wszystko, co z nimi związane.
Dość trochę teorii
Wśród ludzi dalekich od nauki istnieje opinia, że lewitacja magnetyczna jest lotem magnesu kierowanym. W rzeczywistości termin ten oznacza pokonanie przedmiotu grawitacji za pomocą pola magnetycznego. Jedną z jego cech jest ciśnienie magnetyczne, które służy do „walki” z grawitacją.
Mówiąc najprościej, gdy grawitacja pociąga obiekt w dół, ciśnienie magnetyczne jest kierowane tak, że popycha go w przeciwnym kierunku - w górę. Istnieje lewitacja magnesu. Trudność w implementacji teorii polega na tym, że pole statyczne jest niestabilne i nie skupia się w danym punkcie, więc może nie w pełni oprzeć się przyciąganiu. Dlatego potrzebne są elementy pomocnicze, które zapewnią stabilność dynamiczną pola magnetycznego, dzięki czemu lewitacja magnesu będzie zjawiskiem regularnym. Jako stabilizatory stosuje się różne techniki. Najczęściej - prąd elektryczny przez nadprzewodniki, ale w tej dziedzinie istnieją inne osiągnięcia.
Lewitacja techniczna
W rzeczywistości odmiana magnetyczna odnosi się do szerszego terminu pokonywania przyciągania grawitacyjnego. Lewitacja techniczna: przegląd metod (bardzo krótki).
Wygląda na to, że nieco rozwiązaliśmy problem za pomocą technologii magnetycznej, ale nadal istnieje metoda elektryczna. W przeciwieństwie do pierwszego, drugiego można użyć do manipulowania produktami z różnych materiałów (w pierwszym przypadku tylko namagnesowanymi), nawet dielektrykami. Lewitacja elektrostatyczna i elektrodynamiczna są również oddzielone.
Kepler przewidział możliwość cząstek pod wpływem światła do wykonywania ruchu. A istnienie presji świetlnej udowodnił Lebiediew. Ruch cząstki w kierunku źródła światła (lewitacja optyczna) nazywa się pozytywną fotoforezą, a w przeciwnym kierunku ujemną.
Lewitacja aerodynamiczna, różniąca się od optycznej, ma dość szerokie zastosowanie w dzisiejszych technologiach. Nawiasem mówiąc, „poduszka” jest jedną z jej odmian. Najprostszą poduszkę powietrzną można bardzo łatwo uzyskać - w podłożu nośnym wierci się wiele otworów i przepuszcza przez nie sprężone powietrze. W tym przypadku siła podnosząca powietrze równoważy masę obiektu i unosi się w powietrzu.
Ostatnią znaną obecnie nauce metodą jest lewitacja za pomocą fal akustycznych.
Jakie są przykłady lewitacji magnetycznej?
Science fiction marzy o przenośnych urządzeniach wielkości plecaka, które mogłyby „lewitować” osobę w kierunku, którego potrzebował ze znaczną prędkością. Do tej pory nauka obrała inną drogę, bardziej praktyczną i wykonalną - powstał pociąg, który porusza się za pomocą lewitacji magnetycznej.
Historia Super Train
Po raz pierwszy pomysł kompozycji wykorzystującej silnik liniowy został przedstawiony (a nawet opatentowany) przez niemieckiego wynalazcę Alfreda Zane'a. I to było w 1902 roku. Następnie rozwój zawieszenia elektromagnetycznego i wyposażonego w niego pociągu pojawił się z godną pozazdroszczenia regularnością: w 1906 roku Franklin Scott Smith zaproponował inny prototyp, między 1937 a 1941 rokiem. Herman Kemper otrzymał wiele patentów na ten sam temat, a nieco później Brytyjczyk Eric Laiswaite stworzył działający prototyp silnika naturalnej wielkości. W latach 60. brał również udział w opracowaniu poduszkowca gąsienicowego, który miał być najszybszym pociągiem, ale tego nie zrobił, ponieważ projekt został zamknięty w 1973 r. Z powodu niewystarczających funduszy.
Zaledwie sześć lat później i ponownie w Niemczech zbudowano pociąg z poduszką magnetyczną, który otrzymał licencję pasażerską. Tor testowy, położony w Hamburgu, miał mniej niż kilometr, ale pomysł zainspirował społeczeństwo do tego stopnia, że pociąg funkcjonował również po zamknięciu wystawy, ponieważ w ciągu trzech miesięcy udało się przetransportować 50 tysięcy osób. Jego prędkość, jak na współczesne standardy, nie była tak duża - tylko 75 km / h.
Nie wystawa, ale komercyjny mugol (jak nazywano pociąg za pomocą magnesu), kursował między lotniskiem w Birmingham a dworcem kolejowym od 1984 r. I trwał 11 lat. Ścieżka była jeszcze krótsza, zaledwie 600 m, a pociąg wzniósł się 1, 5 cm nad pociągiem.
Wersja japońska
W przyszłości emocje związane z pociągami z poduszką magnetyczną w Europie opadły. Ale pod koniec lat 90. kraj tak zaawansowany technologicznie jak Japonia był nimi zainteresowany. Na jego terytorium wytyczono już kilka dość długich tras, którymi latają Maglev, wykorzystując zjawisko takie jak lewitacja magnetyczna. Ten sam kraj posiada również rekordy prędkości ustanowione przez te pociągi. Ostatni z nich wykazał ograniczenie prędkości do ponad 550 km / h.
Dalsze perspektywy wykorzystania
Z jednej strony mugolscy ludzie są atrakcyjni ze względu na ich zdolność do szybkiego poruszania się: zgodnie z obliczeniami teoretyków mogą oni w najbliższej przyszłości rozproszyć do 1000 kilometrów na godzinę. W końcu są napędzane przez lewitację magnetyczną i spowalnia tylko opór powietrza. Dlatego nadanie kompozycji maksymalnego aerodynamicznego kształtu znacznie zmniejsza jej działanie. Co więcej, ponieważ nie dotykają szyn, zużycie takich pociągów jest bardzo wolne, co jest bardzo opłacalne ekonomicznie.
Kolejnym plusem jest redukcja efektu dźwiękowego: mugole poruszają się niemal bezgłośnie w porównaniu do konwencjonalnych pociągów. Dodatkowym atutem jest także wykorzystanie w nich energii elektrycznej, która zmniejsza szkodliwe skutki dla przyrody i atmosfery. Ponadto pociąg z poduszką magnetyczną jest w stanie pokonać strome zbocza, co eliminuje konieczność układania torów kolejowych omijając wzgórza i zjazdy.
Aplikacje energetyczne
Nie mniej interesujący praktyczny kierunek można uznać za powszechne stosowanie łożysk magnetycznych w kluczowych elementach mechanizmów. Ich instalacja rozwiązuje poważny problem zużycia materiału źródłowego.
Jak wiadomo, klasyczne łożyska zużywają się dość szybko - nieustannie podlegają dużym obciążeniom mechanicznym. W niektórych obszarach konieczność wymiany tych części oznacza nie tylko dodatkowe koszty, ale także wysokie ryzyko dla osób obsługujących mechanizm. Łożyska magnetyczne działają wiele razy dłużej, dlatego ich użycie jest bardzo wskazane w każdych ekstremalnych warunkach. W szczególności w energetyce jądrowej, technologii wiatrowej lub przemyśle, którym towarzyszą ekstremalnie niskie / wysokie temperatury.
