Magnetyczny sposób na lewitację

Magnetyczny sposób na lewitację
Od najdawniejszych czasów ludzie marzyli o pokonaniu siły grawitacji i swobodnym unoszeniu się w powietrzu. Znalazło to swój wyraz w mitach, baśniach i legendach. Któż z nas nie słyszał o Ikarze czy latających dywanach i czarownicach na miotłach?   W kontekście tych opowieści warto postawić pytanie, jakie możliwości lewitacji proponuje nam współczesna fizyka? Odpowiedź brzmi: na przykład lewitację w statycznym polu magnetycznym i to właśnie zbadamy w kilku doświadczeniach.

Powszechnie wiadomo, że każdy magnes ma dwa bieguny – północny i południowy, oznaczane odpowiednio literami N i S (od ang.: north – północ i south – południe, albo kolorami niebieskim i czerwonym). Wiadomo też, że bieguny różnych rodzajów, tzw. różnoimienne (N i S), przyciągają się wzajemnie, a bieguny jednoimienne – odpychają. Stąd pomysł,żeby umieścić dwa magnesy jeden na drugim, zwrócone ku sobie biegunami jednoimiennymi. Spowoduje to odpychanie górnego magnesu i jego lewitację nad dolnym magnesem. Ten sposób lewitacji ma jednak istotną wadę, która polega na tym, że układ będzie w równowadze chwiejnej. Nawet najmniejsze przesunięcie górnego magnesu poza ustalony punkt spowoduje jego obrót i przyciągnięcie do magnesu dolnego. Takie zachowanie magnesów wynika ze znanego w fizyce twierdzenia Earnshawa. Zgodnie z nim żaden układ nieruchomych obiektów, oddziałujących ze sobą siłami, których wartość jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi, nie może być w równowadze trwałej bez dodatkowych więzów. Zostawimy dowód tego twierdzenia fizykom-teoretykom, a my zainteresujmy się, co oznaczają te więzy. W najprostszym przypadku są to elementy mechaniczne, ograniczające swobodę ruchu jednego z magnesów. Zobaczmy na kilku przykładach, jak działają.

Ciąg dalszy artykułu "Magnetyczny sposób na lewitację" znajdziesz w grudniowym numerze magazynu Młody Technik.

Magazyn