Magnetska levitacija: opis, značajke i primjeri

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-02-12 08:09

Kao što znate, Zemlja, zbog prevladavajućeg svjetskog poretka, ima određeno gravitacijsko polje, a čovjekov san je oduvijek bio da ga savlada na bilo koji način. Magnetska levitacija je pojam fantastičniji nego što se odnosi na svakodnevnu stvarnost.

U početku je to značilo hipotetičku sposobnost prevladavanja gravitacije na nepoznat način i pomicanja ljudi ili predmeta kroz zrak bez pomoćne opreme. Međutim, sada je koncept "magnetske levitacije" već prilično znanstveni.

Odjednom se razvija nekoliko inovativnih ideja koje se temelje na ovom fenomenu. I svi oni u budućnosti obećavaju velike mogućnosti za svestrane primjene. Istina, magnetska levitacija neće se provoditi magijskim metodama, već korištenjem vrlo specifičnih dostignuća fizike, odnosno odjeljka koji proučava magnetska polja i sve što je s njima povezano.

Samo malo teorije

Među ljudima daleko od znanosti postoji mišljenje da je magnetska levitacija vođeni let magneta. Zapravo, pod ovimpojam podrazumijeva svladavanje gravitacijskog objekta uz pomoć magnetskog polja. Jedna od njegovih karakteristika je magnetski tlak, koji se koristi za "borbu" protiv Zemljine gravitacije.

Jednostavno rečeno, kada gravitacija povuče objekt prema dolje, magnetski pritisak je usmjeren na takav način da ga gura natrag prema gore. Ovako magnet levitira. Poteškoća u provedbi teorije je u tome što je statičko polje nestabilno i ne fokusira se u danoj točki, pa se možda neće moći učinkovito oduprijeti privlačnosti. Stoga su potrebni pomoćni elementi koji će magnetskom polju dati dinamičku stabilnost, tako da je levitacija magneta redovita pojava. Kao stabilizatori za to se koriste različite metode. Najčešće - električna struja kroz supravodnike, ali ima i drugih pomaka u ovom području.

Tehnička levitacija

Zapravo, magnetska raznolikost se odnosi na širi pojam za prevladavanje gravitacijske privlačnosti. Dakle, tehnička levitacija: pregled metoda (vrlo kratak).

Čini se da smo malo shvatili s magnetskom tehnologijom, ali postoji i električna metoda. Za razliku od prvog, drugi se može koristiti za manipulacije s proizvodima od raznih materijala (u prvom slučaju samo magnetiziranih), čak i dielektrika. Odvojite također elektrostatičku i elektrodinamičku levitaciju.

Sposobnost čestica da se kreću pod utjecajem svjetlosti predvidio je Kepler. ALIpostojanje svjetlosnog tlaka dokazao je Lebedev. Kretanje čestice u smjeru izvora svjetlosti (optička levitacija) naziva se pozitivna fotoforeza, a u suprotnom smjeru negativna.

Aerodinamička levitacija, za razliku od optičke, prilično je široko primjenjiva u današnjim tehnologijama. Inače, "jastuk" je jedna od njegovih sorti. Najjednostavniji zračni jastuk dobiva se vrlo lako – u podlozi se izbuši mnogo rupa i kroz njih se upuhuje komprimirani zrak. U ovom slučaju, zračni lift uravnotežuje masu objekta i on lebdi u zraku.

Posljednja metoda poznata znanosti u ovom trenutku je levitacija pomoću akustičnih valova.

Koji su primjeri magnetske levitacije?

Znanstvena fantastika sanjala je o prijenosnim uređajima veličine ruksaka, koji bi mogli "levitirati" osobu u smjeru koji mu je trebao značajnom brzinom. Znanost je do sada krenula drugačijim putem, praktičnijim i izvedivijim - stvoren je vlak koji se kreće pomoću magnetske levitacije.

Povijest super vlakova

Po prvi put, ideju o kompoziciji koja koristi linearni motor podnio je (pa čak i patentirao) njemački inženjer-izumitelj Alfred Zane. A to je bilo 1902. godine. Nakon toga, razvoj elektromagnetskog ovjesa i njime opremljenog vlaka pojavio se sa zavidnom pravilnošću: 1906. Franklin Scott Smith predložio je još jedan prototip, između 1937. i 1941. godine. niz patenata na istu temu primio je Hermann Kemper, inešto kasnije Britanac Eric Lazethwaite stvorio je radni prototip motora u prirodnoj veličini. U 60-ima je također sudjelovao u razvoju Hovercrafta s gusjenicama, koji je trebao postati najbrži vlak, ali nije, jer je projekt zatvoren zbog nedovoljnog financiranja 1973.

Samo šest godina kasnije, opet u Njemačkoj, izgrađen je maglev vlak i licenciran za prijevoz putnika. Probna staza postavljena u Hamburgu bila je duga manje od kilometra, ali je sama ideja toliko inspirirala društvo da je vlak funkcionirao i nakon zatvaranja izložbe, nakon što je u tri mjeseca uspio prevesti 50.000 ljudi. Njegova brzina, prema modernim standardima, nije bila tako velika - samo 75 km/h.

Nije izložbeni, već komercijalni maglev (tako su nazvali vlak pomoću magneta), vozio se između zračne luke Birmingham i željezničkog kolodvora od 1984. i trajao je 11 godina na svojoj dužnosti. Duljina pruge bila je još kraća, svega 600 m, a vlak se uzdizao 1,5 cm iznad pruge.

japanski

U budućnosti je splasnula uzbuđenje oko maglev vlakova u Europi. No, do kraja 90-ih, takva visokotehnološka zemlja kao što je Japan aktivno se zainteresirala za njih. Na njegovom teritoriju već je postavljeno nekoliko prilično dugih ruta, duž kojih lete maglevovi, koristeći takav fenomen kao što je magnetska levitacija. Ista zemlja posjeduje i brzinske rekorde postavljene ovim vlakovima. Posljednji je pokazao ograničenje brzine veće od 550 km/h.

Daljeizgledi za korištenje

S jedne strane, maglevovi su atraktivni zbog svoje sposobnosti brzog kretanja: prema teoretičarima, mogu se ubrzati do 1000 kilometara na sat u bliskoj budućnosti. Uostalom, pokreću ih magnetska levitacija, a usporava ih samo otpor zraka. Stoga, davanje maksimalnih aerodinamičkih obrisa kompoziciji uvelike smanjuje njezin utjecaj. Osim toga, zbog činjenice da ne dodiruju tračnice, trošenje takvih vlakova je izuzetno sporo, što je vrlo isplativo.

Još jedan plus je smanjen učinak buke: maglev vlakovi se kreću gotovo nečujno u usporedbi s konvencionalnim vlakovima. Bonus je i korištenje električne energije u njima, što smanjuje štetne učinke na prirodu i atmosferu. Osim toga, maglev vlak je sposoban penjati se po strmijim padinama, eliminirajući potrebu za postavljanjem pruge oko brda i obronaka.

energetske aplikacije

Ne manje zanimljiv praktični smjer može se smatrati široko rasprostranjenom upotrebom magnetskih ležajeva u ključnim komponentama mehanizama. Njihova instalacija rješava ozbiljan problem habanja izvornog materijala.

Kao što znate, klasični ležajevi se prilično brzo troše - stalno doživljavaju velika mehanička opterećenja. U nekim područjima, potreba za zamjenom ovih dijelova znači ne samo dodatne troškove, već i visok rizik za ljude koji servisiraju mehanizam. Magnetski ležajevi ostaju u funkciji višestruko dulje, pa je njihova upotreba vrlo preporučljivabilo kakvih ekstremnih uvjeta. Osobito u nuklearnoj energiji, tehnologiji vjetra ili industrijama s ekstremno niskim/visokim temperaturama.

Zrakoplov

U problemu kako implementirati magnetsku levitaciju, postavlja se razumno pitanje: kada će se, konačno, izraditi i prezentirati progresivnom čovječanstvu punopravni zrakoplov u kojem će se koristiti magnetska levitacija? Uostalom, postoje neizravni dokazi da su takvi "NLO-i" postojali. Uzmimo, na primjer, indijske "vimane" najstarijeg doba ili hitlerovske "discoplane" koji su nam već vremenski bliže, koristeći, između ostalog, i elektromagnetske metode organiziranja dizanja. Sačuvani su približni crteži, pa čak i fotografije radnih modela. Ostaje otvoreno pitanje: kako sve te ideje oživjeti? Ali stvari ne idu dalje od ne previše održivih prototipova za moderne izumitelje. Ili je ovo možda još uvijek previše tajna informacija?