Ne, nijedan Photoshop i nikakva ribarska linija nisu korišteni za ovu sliku, samo 100% čista fizika i malo strpljenja. Ovo objašnjava objašnjava kako možete izgraditi vlastiti vrh koji lebdi u zraku poput NLO-a.
Pribor:
Korak 1: Pregled videozapisa
Korak 2: Earnshaw-ova teorema
Jeste li ikada pokušali levitirati magnet uz pomoć drugih magneta? Čini se vrlo jednostavnim: budući da se magneti međusobno odbijaju, vjerojatno možete staviti krug magneta u krug kako bi jednako gurnuli drugi magnet prema središtu sustava. Ili možda čak napravite kuglu napravljenu od magneta koja bi suspendirala drugi magnet u sredini. Ali ako je to tako lako zašto je tako teško graditi vlakove koji koriste magnetsku levitaciju? Ako pokušate s tim "lakim" metodama, naći ćete da svi ne rade. Zapravo, 1842. godine britanski matematičar Samuel Earnshaw dokazao je da je zapravo nemoguće obustaviti regularni magnet u svemiru samo uz pomoć drugih redovitih magneta statički postavljenih oko njega. Pa nije točno to dokazao, ali to proizlazi iz njegovog izvornog teorema. Dokaz teorema sadrži previše grčkih pisama da bi se objasnilo u ovom kratkom instruktivnom, pa hajde da vjerujemo samo onim pametnim tipovima koji su ga trostruko provjerili i pronašli da je to točno.
Stoga je nemoguće suspendirati magnet u svemiru koristeći samo hrpu drugih magneta. Ali pogledajte video. Postoji veliki prstenasti keramički magnet i još jedan magnet koji je također vrh. A ako pažljivo zavrtim drugi magnet iznad prvog, on će doista visjeti u zraku. Kako je to moguće?! Razgovarajmo o ovome i nekoliko drugih rupa u Earnshawovoj teoremi i zapravo izgradimo nekoliko uređaja za magnetsku levitaciju. Ovo će biti cool!
Korak 3: Materijal
Zapravo je vrlo lako izgraditi ovaj levitirajući vrh. U nastavku možete pronaći točan materijal koji sam koristio. Možete ga upotrijebiti kao referencu za točno repliciranje moje konfiguracije:
Veliki magnet je zapravo snop dva magneta 115x45x20mm: http://www.magnet4sale.com/ceramic-magnets-ring/
* Mali magnet je uzet iz magneta čaše od 1,42 magnet. Da bi se od čaše izvadio keramički magnet, stavio sam ga u vruću vodu 20 minuta da se olabavi ljepilo, a zatim odvojio izvijačem i izvukao kao što je prikazano na videu i objasnio dalje u ovom uputnom koraku # 6.
Osim toga koristio sam
* 6.56mm (1/4 ″) drveni klin od Michaelsa
* Gomila gumenih i mesinganih (npr. Nemagnetskih) podložaka od Home Depot (Lowes ima bolji izbor gumenih podloška, Home Depot ima više mjedenih). U stvari za ovu točnu postavku koristio sam samo jednu podlošku promjera 32mm i debljine 1.3mm. Sve ostale mjedene podloške nisu bile potrebne u konačnoj verziji.
* Plastični spremnik iz ormara za pokrivanje velikog magneta. Upotrijebio sam kontejner promjera 68 mm i promjera 143 mm od tvrtke Rubbermaid.
* Aluminijska ili plastična (tj. Nemagnetska) ploča tvrtke Lowes
* Dobra električna vrpca
Sve u svemu, ova me instalacija koštala je oko 30 USD.
Korak 4: Plastični spremnik ?! Ozbiljno?!!
Plastični spremnik je potreban za zaštitu magneta jedan od drugog. Bez obzira koliko ste pažljivi, vrh će i dalje padati i na kraju udariti magnet. Svaki put kada se to dogodi, mali oštri čipovi će pasti s magneta. Osim što pokrivaju vaše radno mjesto s potencijalno opasnim elektroničkim magnetnim prahom, oni također uništavaju sve vaše napore da fino podesite vrh. To ne želite i najbolji način da to spriječite je pokrivanje velikog magneta plastičnom posudom.
Korak 5: Visina je bitna
Druga funkcija plastičnog spremnika je podešavanje udaljenosti između vrha i velikog magneta. Kao što možete vidjeti u videu, ova udaljenost je vrlo kritična za uspješno početno okretanje. Vrh spremnika (plus plahta) treba biti vrlo blizu mjesta gdje veliki magnet zaustavlja odbijanje vrha i počinje ga privlačiti. Zapravo, čak možete pomaknuti mali magnet duž gornjeg stabljika kako biste precizno kalibrirali tu udaljenost. Ako pokušate zavrtiti vrh na vrhu pravilno podešenog spremnika, on će se zapravo stabilizirati za 5-6 sekundi i okretati se posve ravno.
Korak 6: Dohvaćanje manjeg magneta
Manji magnet koji sam dobio bio je u čeličnoj čaši. Da bi izvadili magnet iz čaše, natopio sam ga u vrućoj vodi otprilike 20 minuta, a zatim pomoću odvijača izvadio i uklonio magnet.
Korak 7: Napravite vrh
Pomoću tiple pretvorite magnet za mali disk u vrh. Odrezao sam otprilike 32 mm od kolËia i polirao jedan kraj brusnim papirom da bih mu dao nešto poput paraboličnog oblika i uËinio ga glatkijim.
Ako točno slijedite specifikacije iz rtfms.com dodajte gumenu podlošku kako bi težina bila oko 12,5 grama. Pazite da stavite ne-magnetski razmak između vrha i vage, inače će metalni dijelovi skale privući magnet i izmjerena težina će biti netočna. Pojedinosti potražite u videozapisu.
8. korak: Napravite bazu
Budući da koristim dva manja magneta za bazu umjesto jednog velikog, to je korak na kojem ih stavljam. Ne stavljajte samo jednu na drugu - oštetit ćete i magnete i prste. Umjesto toga, gurnite gornji magnet na vrh drugog. Ako to ne uspije i magneti se odbijaju, okrenite jedan od magneta i ponovite pokušaj. Ovaj korak možete preskočiti ako imate jedan veliki magnet.
Pokrijte veliki magnet posudom, stavite aluminijski list na vrh i vaša baza je spremna.
Korak 9: Prilagodite orijentaciju i visinu baze
Sada je vrijeme za nekoliko koraka s puno teksta i bez slika. Teško je objasniti dinamičke probleme sa statičkim tekstom, pa provjerite videozapis u koraku # 1 da biste vidjeli kako to funkcionira.
Stavite plosnati list od nemagnetskog materijala na vrh plastične posude i pokušajte okretati vrh. Dobra je šansa da ne samo da levitira, nego se i vrtjeti. Nekoliko stvari može biti pogrešno:
* Veliki magnet je postavljen naopako. Skinite poklopac i polako spustite gornji dio. Ako, dok spuštate vrh, ne osjećate ništa, onda osjećate da je vrh sjedio na magnetskom jastuku, a onda je na pogrešnoj strani. Okrenite veliki magnet. Sada vrh osjeća neki otpor dok ga spuštate, nego ga veliki magnet počinje povlačiti u rupu. To je ispravna orijentacija. Vratite poklopac.
* Gornji dio je previsoko iznad velikog magneta, tako da ga veliki magnet odbija i nakon što ga zavrtite odmah će odletjeti. Smanjite udaljenost od vrha do velikog magneta podizanjem velikog magneta. Podloške i šalice za boce pomoći će vam da podignete veliki magnet.
Vrh je prenizak iznad velikog magneta, tako da veliki magnet privlači vrh previše, a žiroskopska sila nije dovoljna da ga održi ravno. U ovom slučaju on pada i pada odmah nakon što ga pustite. Potrebno je povećati udaljenost između vrha i magneta. To možete učiniti tako da podignete plastičnu posudu na podlošcima čaša za boce, na primjer.
Savršeno mjesto za vrh je malo ispod te točke kada veliki magnet prestane odbijati vrh i počinje privlačiti. Podesite visinu magneta ispod plastičnog spremnika tako da se vrh nalazi točno na tom položaju kada ga pokušate zavrtjeti. Također možete premjestiti mali magnet na samom vrhu kako biste fino podesili postavke.
Imajte na umu da ćete u tom položaju možda lagano gurnuti vrh prema dolje dok ga okrećete. Ako vam je ovo nezgodno, slobodno smanjite udaljenost između magneta malo više.
Zapravo, još jedna stvar može poći po zlu s brzinom vrtnje.
* Ako prevrtate vrh presporo, počet će previše i prebrzo pasti
* Ako prebrzo zavrtite vrh, počet će precesiranje još brže i padati.
* Okrenite vrh ne prebrzo i ne previše sporo. Zapravo krećite od spore strane i nastavite povećavati brzinu sve dok ne dosegnete maksimalnu brzinu nakon koje vrh poludi.
Osim početne rotacije, spin-stabilizirana magnetska levitacija radi samo pri brzinama između 1000 i 3000 o / min (okretaja u minuti). Tako da okretanje vrha brže od 3000 okr / min neće pomoći da se zadrži letenje duže.
Jednom kada postavite vrh ispravno, moći ćete se stabilno vrtiti na plahti. Zapravo, ako ste sretni i strpljivi, možete ga smjestiti u točku u kojoj će se sama stabilizirati. Čak i ako ga ne okrenete ne baš dobro, konačno će se ispraviti.
Oh, i još jedna važna stvar je gdje se počinje vrtiti - to bi se trebalo dogoditi točno iznad središta velikog magneta, inače će se mali magnet prevrtati i uopće se neće vrtjeti.
Korak 10:
Vrijeme je za početak druge faze: grubo podešavanje. Polako i stalno podižite plahtu prema gore, održavajući razinu. Može se dogoditi nekoliko stvari:
* Nakon što ste podigli list malo vrh skokove i leti. To znači da je vrh previše svijetao i gravitacijska sila nije dovoljna da kompenzira silu magnetskog odbijanja. Dodajte malo težine vrhu. Mesingane podloške su najteže, gumene su lakše. Također možete brusiti podloške kako biste podesili njihovu težinu.
* Nastavite podizati plahtu, ali vrh nikada ne skida plahtu. Vrh je pretežak i sila magnetskog odbijanja nije dovoljna da kompenzira gravitaciju. Skinite podlošku s vrha. Ako je ovo posljednja perilica, zamijenite je lakšom. Ako se vrh neće skinuti čak ni bez pranja, bit će vam potreban snažniji set magneta.
Nakon dodavanja i uklanjanja podložaka do vrha, trebate dosegnuti točku kada vrh skine plahtu, pokušava lebdjeti na vrhu magneta, ali nakon pola sekunde odleti. Ako primijetite da uvijek leti u istom smjeru, vrijeme je za fazu 3: izravnavanje.
* Razlog zbog kojeg vrh uvijek leti u istom smjeru je zato što je magnetsko polje velikog magneta savršeno ravni. Prilično slično kugli koja se kotrlja niz brdo naš se vrh spušta niz magnetsko brdo. Čak je i ne možete horizontalno urediti, jer bi veliki magnet mogao biti nejednako magnetiziran. Morate nastaviti podešavati veličinu magneta sve dok vrh ne počne letjeti u različitim smjerovima. Također osigurajte da se veliki magnet nalazi na čvrstoj površini poput stola. Tepih neće raditi jer ćete previše često trebati magnet.
Istina je da ćete vjerojatno morati raditi faze 2 i 3 istovremeno jer je ponekad nejasno zašto vrh tako brzo odleti. To bi mogla biti i razina magnetskog polja i težina.
Opet, ispod velikog magneta možete staviti podloške ili nešto drugo gusto i poželjno nemagnetično, kako bi ga izjednačili. Možete čak koristiti Arduino kao podmetač ako želite uključiti mikrokontroler u ovaj projekt:)
11. korak: Prilagodite težinu
U ovom trenutku gotovo sve radi izvrsno, osim što vrh još uvijek ne može levitirati dok odleti. Vrijeme za fazu 4: fino podešavanje.
* Nastavite dodavati težinu vrha. Morate dodati male težine na vrh. Fini utezi za podešavanje su zapravo toliko mali da perilice više ne rade. Govorimo o preciznosti od 0,1 g (0,004oz). Najbolji kandidat za podešavanje težine je električna traka. Držite male komadiće električne trake dok vrh ne prestane letjeti.
* Ako u nekom trenutku vrh levitates za nekoliko sekundi nego padne dolje - izvadite traku, izrezati na pola i staviti jednu polovicu natrag.
Koristeći električnu vrpcu možete izgraditi vrh koji će levitirati minutu ili dvije. Jedan od problema je loša aerodinamika traka. Nakon što ste shvatili konačnu težinu, vjerojatno bi bilo dobro zamijeniti ga s hrpom mjedenih podložaka. Time će se vrijeme leta povećati na 5 minuta (dobro, 2-3 minute je realističnije vrijeme).
Još jedna važna stvar je da bi cijeli vrh trebao biti vrlo čvrst. Niti jedan komad ne bi trebao biti neosiguran ili nesiguran. Koristite ludo ljepilo ako je potrebno, ali učinite da se osjećate kao jedan čvrsti komad.
Korak 12: Zadivite svoje prijatelje!
Ako završite sve ovo fino ugađanje ludila, vrijeme je da brzo pozovete prijatelje i da ih zadivite. Učinite to brzo! Problem je u tome što je učinak vrlo nestabilan. Kada se temperatura u prostoriji promijeni - morat ćete smanjiti fino ugađanje. Vlažnost se promijenila? Ista stvar. Netko je stavio škare u blizini? Ponovo ga podesite. Ili maknite makaze, što je lakše :)
Činjenica da je ova vrsta magnetske levitacije toliko nestabilna uvelike smanjuje njezinu upotrebljivost. U osnovi osim nevjerojatnih ljudi ne možete mnogo učiniti s tim. U budućim instruktorima objasnit ću kako izgraditi praktičnije uređaje za lebdenje, pa glasajte, slijedite, volite, pretplatite se i zadržite DIYing!
Ako vam se sviđa ovaj Instructable molimo provjerite moje druge instructables. Hvala vam što ste čitali i gledali!
Trkač u
Pokreni ga! Izazov
