Учени най-накрая разгадаха объркващото явление „магнитна левитация“

Учени са разгадали физиката, лежаща в основата на объркващото явление „магнитна левитация“, за което турски изследовател съобщи за първи път през 2021 година. Явлението включва левитация на близък магнит, причинена от бързото въртене на друг магнит, което е предизвикателство за традиционната физика.

Поредица от експерименти, проведени от изследователи от Техническия университет в Дания (DTU) разкриха как въртящ се магнит може да предизвика левитация във вторичен магнит, без да е необходима стабилност.

Смущаващо явление

Експериментът от 2021 година включва свързване на магнит към бързо въртящ се двигател, който кара намиращ се наблизо втори магнит неочаквано да зависне. Макар, че магнитната левитация е добре позната концепция, този конкретен случай предизвика недоумение у изследователите, тъй като противоречи на традиционните закони на физиката.

Расмус Бьорк – професор в DTU е заинтригуван от експеримента и решава да го повтори.

В това скорошно проучване екипът се опитва да повтори експеримента от 2021 година, за да получи по-задълбочено разбиране. Изследователите комбинират различни видове магнити и ги привеждат в движение с различна скорост.

Изследователите видели как втори магнит, известен като „плаващ магнит“, се върти със същата скорост и се стабилизира във висяща поза в резултат на бързото въртене на магнита. Съобщава се, че те са записали събитията с помощта на високоскоростни камери и софтуер за проследяване на движението, което им е позволило да определят основната причина за това необичайно явление.

За разлика от очакваните резултати от магнитостатиката, „плаващият“ магнит се позиционира близо до оста на въртене и към същия полюс като роторния магнит. За да получат по-задълбочено разбиране на явлението, изследователите създават симулация, която им позволява да контролират взаимодействието между двата магнита.

По време на симулацията те откриват, че магнитното поле на роторния магнит предава въртящ момент на плаващия, принуждавайки двата магнита да се въртят едновременно поради жироскопичния ефект. Това е явление, свързано с поведението на въртящи се обекти.

Въпреки това, „плаващият“ оказва леко съпротивление, което води до образуване на паралелно разположение.

Освен това малко разминаване в полярната ос на роторния магнит спрямо магнитното му поле води до баланс на привличащите и отблъскващите сили, което позволява на „плаващият“ магнит да поддържа постоянно положение, докато левитира.

„Оказва се, че „плаващият“ магнит иска да се изравни с въртящия се магнит, но не може да се върти достатъчно бързо, за да го направи, и докато тази връзка се поддържа, той ще виси или ще левитира.“

казва Бьорк

Изследването е публикувано в списание Physical Review Applied.