Levitació magnètica: descripció, característiques i exemples

2024 Autora: Henry Conors | [email protected]. Última modificació: 2024-02-12 04:51

Com sabeu, la Terra, a causa de l'ordre mundial imperant, té un cert camp gravitatori, i el somni de l'home sempre ha estat superar-lo per qualsevol mitjà. La levitació magnètica és un terme més fantàstic que referir-se a la realitat quotidiana.

Inicialment, significava la hipotètica capacitat de superar la gravetat d'una manera desconeguda i moure persones o objectes per l'aire sense equips auxiliars. Tanmateix, ara el concepte de "levitació magnètica" ja és bastant científic.

S'estan desenvolupant diverses idees innovadores alhora, que es basen en aquest fenomen. I tots ells en el futur prometen grans oportunitats per a aplicacions versàtils. És cert que la levitació magnètica no es durà a terme per mètodes màgics, sinó amb assoliments molt concrets de la física, és a dir, la secció que estudia els camps magnètics i tot allò relacionat amb ells.

Només una mica de teoria

En gent lluny de la ciència, hi ha l'opinió que la levitació magnètica és el vol guiat d'un imant. De fet, sota aixòel terme implica superar l'objecte de la gravetat amb l'ajuda d'un camp magnètic. Una de les seves característiques és la pressió magnètica, que és la que s'utilitza per "combatre" la gravetat terrestre.

Per dir-ho simplement, quan la gravetat tira un objecte cap avall, la pressió magnètica es dirigeix de tal manera que l'empeny cap amunt. Així és com levita l'imant. La dificultat d'implementar la teoria és que el camp estàtic és inestable i no s'enfoca en un punt determinat, de manera que pot ser que no pugui resistir eficaçment l'atracció. Per tant, es necessiten elements auxiliars que donin estabilitat dinàmica al camp magnètic, de manera que la levitació de l'imant és un fenomen habitual. S'utilitzen diversos mètodes com a estabilitzadors. Molt sovint: corrent elèctric a través de superconductors, però hi ha altres novetats en aquesta àrea.

Levitació tècnica

En realitat, la varietat magnètica es refereix al terme més ampli per superar l'atracció gravitatòria. Per tant, levitació tècnica: una revisió dels mètodes (molt breu).

Sembla que ens hem adonat una mica amb la tecnologia magnètica, però també hi ha un mètode elèctric. A diferència del primer, el segon es pot utilitzar per a manipulacions amb productes de diversos materials (en el primer cas, només magnetitzats), fins i tot dielèctrics. Separeu també la levitació electrostàtica i electrodinàmica.

La capacitat de les partícules de moure's sota la influència de la llum va ser predita per Kepler. PERÒL'existència de pressió lleugera va ser provada per Lebedev. El moviment d'una partícula en la direcció de la font de llum (levitació òptica) s'anomena fotoforesi positiva, i en sentit contrari - negatiu.

La levitació aerodinàmica, diferent de l'òptica, s'aplica àmpliament a les tecnologies actuals. Per cert, el "coixí" és una de les seves varietats. El coixí d'aire més senzill s'obté molt fàcilment: es foren molts forats al substrat portador i s'hi bufa aire comprimit. En aquest cas, l'ascensor aeri equilibra la massa de l'objecte i aquest flota en l'aire.

L'últim mètode conegut per la ciència actualment és la levitació mitjançant ones acústiques.

Quins són exemples de levitació magnètica?

La ciència ficció somiava amb dispositius portàtils de la mida d'una motxilla, que poguessin "levitar" una persona en la direcció que necessitava amb una velocitat considerable. La ciència fins ara ha pres un camí diferent, més pràctic i factible: es va crear un tren que es mou mitjançant la levitació magnètica.

Història dels súper trens

Per primera vegada, l'enginyer i inventor alemany Alfred Zane va presentar (i fins i tot patentar) la idea d'una composició amb un motor lineal. I això va ser l'any 1902. Després d'això, el desenvolupament d'una suspensió electromagnètica i un tren equipat amb ella va aparèixer amb una regularitat envejable: el 1906, Franklin Scott Smith va proposar un altre prototip, entre 1937 i 1941. Hermann Kemper va rebre una sèrie de patents sobre el mateix tema iuna mica més tard, el britànic Eric Lazethwaite va crear un prototip de motor a mida real. A la dècada dels 60, també va participar en el desenvolupament de l'Hovercraft sobre oruga, que se suposava que es convertiria en el tren més ràpid, però no ho va fer, perquè el projecte es va tancar per f alta de finançament el 1973.

Només sis anys més tard, de nou a Alemanya, es va construir un tren maglev i llicència per al transport de passatgers. La pista de prova col·locada a Hamburg tenia menys d'un quilòmetre de llarg, però la idea en si mateixa va inspirar tant la societat que el tren va funcionar fins i tot després del tancament de l'exposició, havent aconseguit transportar 50.000 persones en tres mesos. La seva velocitat, segons els estàndards moderns, no era tan gran: només 75 km/h.

No una exposició, sinó un maglev comercial (així anomenaven el tren amb un imant), va circular entre l'aeroport de Birmingham i l'estació de tren des de 1984 i va durar 11 anys al seu càrrec. La longitud de la via era encara més curta, només 600 m, i el tren es va elevar 1,5 cm per sobre de la via.

japonès

En el futur, l'emoció pels trens maglev a Europa es va reduir. Però a finals dels anys 90, un país d' alta tecnologia com el Japó es va interessar activament per ells. Al seu territori ja s'han establert diverses rutes bastant llargues, per les quals volen els maglevs, utilitzant un fenomen com la levitació magnètica. El mateix país també és propietari dels rècords de velocitat establerts per aquests trens. L'últim mostrava un límit de velocitat de més de 550 km/h.

Mésperspectives d'ús

D'una banda, els maglev són atractius per la seva capacitat de moure's ràpidament: segons els teòrics, es poden accelerar fins a 1.000 quilòmetres per hora en un futur proper. Després de tot, s'alimenten per levitació magnètica i només la resistència de l'aire els frena. Per tant, donar els màxims contorns aerodinàmics a la composició redueix molt el seu impacte. A més, a causa del fet que no toquen els rails, el desgast d'aquests trens és extremadament lent, la qual cosa és molt rendible.

Un altre avantatge és l'efecte de soroll reduït: els trens maglev es mouen gairebé en silenci en comparació amb els trens convencionals. L'avantatge també és l'ús d'electricitat en ells, que redueix els efectes nocius sobre la natura i l'atmosfera. A més, el tren maglev és capaç d'escalar pendents més pronunciats, eliminant la necessitat de posar la via al voltant de turons i vessants.

Aplicacions energètiques

No menys interessant direcció pràctica es pot considerar l'ús generalitzat de coixinets magnètics en components clau dels mecanismes. La seva instal·lació resol un greu problema de desgast del material d'origen.

Com ja sabeu, els coixinets clàssics es desgasten bastant ràpidament: experimenten constantment càrregues mecàniques elevades. En algunes àrees, la necessitat de substituir aquestes peces no només suposa costos addicionals, sinó també un alt risc per a les persones que donen servei al mecanisme. Els coixinets magnètics romanen operatius moltes vegades més temps, per la qual cosa és molt recomanable el seu úsqualsevol condició extrema. Sobretot en l'energia nuclear, la tecnologia eòlica o les indústries amb temperatures extremadament baixes/ altes.

Aeronau

En el problema de com implementar la levitació magnètica, sorgeix una pregunta raonable: quan, finalment, es fabricarà i presentarà a la humanitat progressista un avió de ple dret, en el qual s'utilitzarà la levitació magnètica? Després de tot, hi ha proves indirectes que aquests "OVNIs" existien. Prenguem, per exemple, les "vimanas" índies de l'època més antiga o els "discoplans" hitleriens que ja ens són més propers pel que fa al temps, utilitzant, entre altres coses, mètodes electromagnètics d'organització de l'ascensor. S'han conservat dibuixos aproximats i fins i tot fotos de models de treball. La pregunta segueix oberta: com donar vida a totes aquestes idees? Però les coses no van més enllà que prototips no massa viables per als inventors moderns. O potser encara és informació massa secreta?