Magnetna levitacija: opis, karakteristike i primjeri

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-02-12 04:34

Kao što znate, Zemlja, zbog preovlađujućeg svetskog poretka, ima određeno gravitaciono polje, a čovekov san je oduvek bio da ga savlada na bilo koji način. Magnetna levitacija je pojam fantastičniji nego što se odnosi na svakodnevnu stvarnost.

U početku je to značilo hipotetičku sposobnost savladavanja gravitacije na nepoznat način i pomicanja ljudi ili objekata kroz zrak bez pomoćne opreme. Međutim, sada je koncept "magnetne levitacije" već prilično naučan.

Razvija se nekoliko inovativnih ideja odjednom, koje se zasnivaju na ovom fenomenu. I svi oni u budućnosti obećavaju velike mogućnosti za svestrane primjene. Istina, magnetna levitacija neće se izvoditi 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 nauke postoji mišljenje da je magnetna levitacija vođeni let magneta. U stvari, pod ovimpojam podrazumijeva savladavanje gravitacijskog objekta uz pomoć magnetskog polja. Jedna od njegovih karakteristika je magnetni pritisak, koji se koristi za "borbu" protiv Zemljine gravitacije.

Jednostavno rečeno, kada gravitacija povuče objekat nadole, magnetni pritisak je usmeren na takav način da ga gura nazad prema gore. Ovako magnet levitira. Poteškoća u implementaciji teorije je u tome što je statičko polje nestabilno i ne fokusira se u datoj tački, tako da možda neće biti u stanju da se efikasno odupre privlačnosti. Zbog toga su potrebni pomoćni elementi koji će magnetskom polju dati dinamičku stabilnost, tako da je levitacija magneta redovna pojava. Kao stabilizatori za to se koriste različite metode. Najčešće - električna struja kroz supravodnike, ali ima i drugih pomaka u ovoj oblasti.

Tehnička levitacija

Zapravo, magnetna raznolikost se odnosi na širi pojam za prevazilaženje gravitacijske privlačnosti. Dakle, tehnička levitacija: pregled metoda (veoma kratak).

Izgleda da smo malo shvatili sa 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 i elektrostatičku i elektrodinamičku levitaciju.

Sposobnost čestica da se kreću pod uticajem svetlosti je predvideo Kepler. ALIpostojanje laganog pritiska 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 varijanti. Najjednostavniji zračni jastuk dobija se vrlo lako - u podlozi se izbuši mnogo rupa i kroz njih se upuhuje komprimirani zrak. U ovom slučaju, vazdušni lift balansira masu objekta i on lebdi u vazduhu.

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

Koji su primjeri magnetne levitacije?

Naučna fantastika sanjala je o prijenosnim uređajima veličine ranca, koji bi mogli "levitirati" osobu u smjeru koji mu je potreban značajnom brzinom. Nauka je do sada krenula drugačijim putem, praktičnijim i izvodljivijim - stvoren je voz koji se kreće pomoću magnetne levitacije.

Istorija super vozova

Po prvi put, ideju o kompoziciji koja koristi linearni motor podneo je (pa čak i patentirao) nemački inženjer-pronalazač Alfred Zane. A to je bilo 1902. Nakon toga, razvoj elektromagnetskog ovjesa i voza opremljenog njime pojavio se sa zavidnom pravilnošću: 1906. godine Franklin Scott Smith je predložio 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. Šezdesetih je učestvovao i u razvoju Hovercrafta na gusjenicama, koji je trebao postati najbrži voz, ali nije, jer je projekat zatvoren zbog nedovoljnog finansiranja 1973.

Samo šest godina kasnije, ponovo u Njemačkoj, izgrađen je maglev voz i licenciran za prijevoz putnika. Probna staza postavljena u Hamburgu bila je manja od kilometra, ali je sama ideja toliko inspirisala društvo da je voz funkcionisao i nakon zatvaranja izložbe, uspevši da za tri meseca preveze 50.000 ljudi. Njegova brzina, po savremenim standardima, nije bila tako velika - samo 75 km/h.

Nije izložbeni, već komercijalni maglev (tako su voz nazvali magnetom), saobraćao je između aerodroma u Birmingemu i željezničke stanice od 1984. i trajao je 11 godina na svom položaju. Dužina pruge je bila još kraća, svega 600 m, a voz se uzdizao 1,5 cm iznad pruge.

japanski

U budućnosti, uzbuđenje oko maglev vozova u Evropi je splasnulo. Ali do kraja 90-ih, tako visokotehnološka zemlja kao što je Japan postala je aktivno zainteresirana za njih. Na njenoj teritoriji već je postavljeno nekoliko prilično dugih ruta, duž kojih lete maglevovi, koristeći fenomen kao što je magnetna levitacija. Ista država posjeduje i rekorde brzine koje su postavili ovi vozovi. Posljednji je pokazao ograničenje brzine veće od 550 km/h.

Daljeizgledi za upotrebu

S jedne strane, maglevovi su atraktivni zbog svoje sposobnosti da se brzo kreću: prema teoretičarima, mogu se ubrzati do 1.000 kilometara na sat u bliskoj budućnosti. Uostalom, pokreću ih magnetna levitacija, a usporava ih samo otpor zraka. Stoga, davanje maksimalnih aerodinamičkih obrisa kompoziciji uvelike smanjuje njen uticaj. Osim toga, zbog činjenice da ne dodiruju šine, trošenje ovakvih vozova je izuzetno sporo, što je vrlo isplativo.

Još jedan plus je smanjen efekat buke: maglev vozovi se kreću gotovo nečujno u poređenju sa konvencionalnim vozovima. Bonus je i korištenje električne energije u njima, što smanjuje štetne posljedice po prirodu i atmosferu. Pored toga, maglev voz je sposoban da se penje na strmije padine, eliminišući potrebu za postavljanjem pruge oko brda i padina.

Energetske aplikacije

Ne manje zanimljiv praktični pravac može se smatrati široko rasprostranjena upotreba magnetnih ležajeva u ključnim komponentama mehanizama. Njihova ugradnja rješava ozbiljan problem habanja izvornog materijala.

Kao što znate, klasični ležajevi se prilično brzo troše - konstantno 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. Magnetni ležajevi ostaju u funkciji višestruko duže, pa je njihova upotreba vrlo preporučljivabilo kakvih ekstremnih uslova. Posebno u nuklearnoj energiji, tehnologiji vjetra ili industrijama s ekstremno niskim/visokim temperaturama.

Zrakoplov

U problemu kako implementirati magnetnu levitaciju postavlja se razumno pitanje: kada će, konačno, biti proizvedena i predstavljena progresivnom čovječanstvu punopravna letjelica u kojoj će se koristiti magnetna levitacija? Uostalom, postoje indirektni dokazi da su takvi "NLO" postojali. Uzmimo, na primjer, indijske "vimane" najstarijeg doba ili hitlerovske "diskoplane" koji su nam već vremenski bliže, koristeći, između ostalog, elektromagnetne metode organizacije dizanja. Sačuvani su približni crteži, pa čak i fotografije radnih modela. Ostaje otvoreno pitanje: kako sve ove ideje oživjeti? Ali stvari ne idu dalje od ne previše održivih prototipova za moderne pronalazače. Ili je ovo možda još uvijek previše tajna informacija?