Levitron, como saben, es una peonza que gira en el aire sobre una caja en la que opera una fuente de campo magnético. Puedes fabricar un Levitron a partir de un sensor de pasillo popular.
¿Qué es Levitrón?
¡ATENCIÓN! ¡Se ha encontrado una forma completamente sencilla de reducir el consumo de combustible! ¿No me crees? Un mecánico de automóviles con 15 años de experiencia tampoco lo creyó hasta que lo probó. ¡Y ahora ahorra 35.000 rublos al año en gasolina!
Levitron es un juguete. De nada sirve comprarlo si conoces las opciones de fabricación. dispositivo casero. No habrá nada complicado en el diseño de un Levitron de este tipo si hay un sensor Hall normal, por ejemplo, comprado para un distribuidor de automóviles y dejado para uso futuro.
Debes saber que el efecto de levitación siempre se observa en una zona bastante estrecha. Estas realidades limitan un poco la libertad de acción de los artesanos; sin embargo, con paciencia y tiempo, siempre se puede configurar Levitron de manera eficiente y eficaz. Prácticamente no se caerá ni saltará.
Levitron del sensor hall
Levitron para sensor hall y la idea de su fabricación es sencilla, como todo ingenioso. Gracias a la fuerza del campo magnético, un trozo de cualquier material con propiedades electromagnéticas se eleva en el aire.
Para crear el efecto de “flotar”, flotando en el aire, la conexión se realiza con alta frecuencia. En otras palabras, el campo magnético parece levantar y arrojar el material.
El diseño del dispositivo es demasiado simple, e incluso un escolar que no haya asistido en vano a lecciones de física podrá construir todo por su cuenta.
- Necesita un LED (su color se selecciona según las preferencias individuales).
- Transistores RFZ 44N (aunque cualquier dispositivo de campo cercano a estos parámetros servirá).
- Diodo 1N 4007.
- Resistencias de 1 kOhm y 330 Ohm.
- En realidad, el propio sensor Hall (A3144 u otro).
- Hilo de cobre para enrollar de 0,3-0,4 mm (unos 20 metros serán suficientes).
- Imán de neodimio en forma de pastilla de 5x1 mm.
- Cargador de 5 voltios diseñado para teléfonos móviles.
Ahora en detalle sobre cómo se realiza el montaje:
- Se fabrica un marco para el electroimán con exactamente los mismos parámetros que en la foto. 6 mm es el diámetro, unos 23 mm es la longitud del enrollado, 25 mm es el diámetro de las mejillas con un margen. El marco está hecho de cartón y ordinario. hoja de cuaderno, usando superpegamento.
- El extremo del alambre de cobre se fija en el carrete y luego se enrolla (aproximadamente 550 vueltas). No importa en qué dirección lo enrolles. El otro extremo del cable también está fijo, la bobina por ahora se deja a un lado.
- Soldamos todo según el diagrama.
- El sensor Hall se suelda a los cables y luego se coloca en la bobina. Debe insertarlo dentro de la bobina y asegurarlo con medios improvisados.
Atención. La zona sensible del sensor (se puede determinar en la documentación del sensor Hall) debe mirar paralela al suelo. Por lo tanto, antes de insertar el sensor en la bobina, se recomienda doblar un poco este lugar.
- La bobina se suspende y se le suministra energía a través de una placa previamente soldada. La bobina se fija mediante un trípode.
Ahora puedes comprobar cómo funciona Levitron. Cualquier material electrificado se puede llevar a la bobina desde abajo. Será atraído por la bobina o repelido, dependiendo de la polaridad. Pero necesitamos que el material cuelgue en el aire, que flote. Este será el caso si la forma del material no es demasiado pequeña en relación con la bobina.
Nota. Si el imán en forma de tableta es pequeño, no levitará de manera muy efectiva. Puede caer. Para eliminar errores en el trabajo, debe desplazar el centro de gravedad del material hacia abajo; una hoja de papel común servirá como carga.
En cuanto al LED, no es necesario instalarlo. Por otro lado, si quieres más efecto, puedes organizar un espectáculo a contraluz.
Levitron casero en versión clásica sin sensor
Como puede ver, gracias a la presencia de un sensor Hall, fue posible crear un juguete bastante impresionante. Sin embargo, esto no significa en absoluto que no se pueda hacer sin un sensor. Por el contrario, un Levitron casero en la versión clásica es sólo gran imán del altavoz (13-15 cm de diámetro) y un pequeño anillo magnético para la parte superior (2-3 cm de diámetro), sin utilizar sensor.
El eje de la tapa suele estar hecho de bolígrafo viejo o lápiz. Lo principal es que la varilla se selecciona de modo que encaje perfectamente en el centro del anillo magnético. Luego se corta la parte sobrante del mango (de unos 10 cm de largo junto con el imán adjunto para la parte superior, que es lo que necesitas).
El esquema de fabricación clásico de Levitron también implica la presencia de una docena de arandelas diferentes cortadas de papel grueso. ¿Para qué se necesitan? Si en el caso descrito anteriormente también se utilizó papel, y como recordamos, para desplazar el centro de gravedad hacia abajo o, más simplemente, para ajustarlo. Es lo mismo aqui. Se necesitarán arandelas para un ajuste ideal de la parte superior (si es necesario, se colocan después del anillo magnético en la varilla).
Atención. Para que una tapa casera levita perfectamente, además de ajustarla con arandelas, es necesario no equivocarse con la polaridad. En otras palabras, instale el anillo magnético coaxialmente con el imán grande.
Pero eso no es todo. Tanto en el primer caso (utilizando un sensor Hall) como en el segundo, es necesario lograr la uniformidad ideal de la fuente de atracción. En otras palabras, coloque un imán grande sobre una superficie perfectamente plana. Para lograr esto, utilice posavasos de madera de varios espesores. Si el imán no está nivelado, se colocan soportes en un lado o en varios lados, ajustando así la uniformidad.
Levitrones de plataforma
El circuito de plataforma de Levitron se diferencia, por regla general, por la presencia no de uno, sino de varios imanes fuente. En este caso, el material o peonza que flota en el aire tenderá a caer sobre uno de los imanes, desplazándose del eje vertical. Para evitar esto, es necesario poder ajustar la zona central de atracción y hacerlo con perfecta precisión.
Y aquí vienen al rescate esas mismas bobinas, con un sensor Hall insertado en su interior. Dejemos que haya dos de esas bobinas y deben colocarse exactamente en el medio de la plataforma, entre los imanes. En el diagrama se verá así (1 y 2 son imanes).
Del diagrama queda claro que el propósito de controlar las bobinas es crear una fuerza horizontal, un centro de gravedad. Esta fuerza se llama formalmente Fss y se dirige hacia el eje de equilibrio cuando ocurre un desplazamiento, indicado en el diagrama como X.
Si conectas las bobinas de manera que el pulso cree una zona con polaridad inversa, puedes solucionar el problema con el offset. Cualquier físico lo confirmará.
Cualquier reproductor de DVD antiguo se puede utilizar como carcasa para la plataforma de diseño Levitron. Se le quitan todos los “interiores”, se instalan imanes y bobinas y, por motivos de belleza, se cierra la parte superior con una práctica tapa hecha de un material fino, posiblemente transparente (permeable al campo magnético).
Los sensores Hall deben sobresalir a través de los orificios de la plataforma y deben soldarse a las patas enderezadas de los conectores.
En cuanto a los imanes, estos pueden ser elementos redondos de 4 mm de espesor. Es deseable que uno de los imanes tenga un diámetro mayor que el segundo. Por ejemplo, 25 y 30 mm.
Hay mas opciones complejas Levitrones, fabricados según el esquema de hacer girar una peonza ubicada dentro de un pequeño globo. Estos Levitrones también se pueden construir utilizando sensores Hall, componentes eficaces que han supuesto toda una revolución en la industria automovilística y otras áreas de la actividad humana.
La idea de este tutorial se inspiró en un proyecto de la plataforma de crowdfunding Kickstarter llamado “Air Bonsai”, un proyecto realmente hermoso y misterioso realizado por los japoneses.
Pero cualquier misterio puede explicarse si miras hacia dentro. En realidad, se trata de levitación magnética en la que hay un objeto levitando desde arriba y un electroimán controlado por un circuito. Intentemos implementar este misterioso proyecto juntos.
Descubrimos que el diseño del dispositivo en Kickstarter era bastante complejo, sin ningún microcontrolador. No había forma de encontrar su circuito analógico. De hecho, si miras más de cerca, el principio de levitación es bastante simple. Necesita hacer una parte magnética que "flote" sobre otra parte magnética. El principal trabajo posterior fue garantizar que el imán levitante no cayera.
También se ha especulado que hacer esto con un Arduino es en realidad mucho más fácil que tratar de entender los circuitos de un dispositivo japonés. De hecho, todo resultó mucho más sencillo.
La levitación magnética consta de dos partes: la parte base y la parte flotante (levitante).
Base
Esta parte está en la parte inferior, que consta de un imán para crear un campo magnético circular y electroimanes para controlar este campo magnético.
Cada imán tiene dos polos: norte y sur. Los experimentos muestran que los polos opuestos se atraen y los polos iguales se repelen. Se colocan cuatro imanes cilíndricos en un cuadrado y tienen la misma polaridad, formando un campo magnético circular hacia arriba para empujar hacia afuera cualquier imán que tenga el mismo polo entre ellos.
Hay cuatro electroimanes en general, están colocados en un cuadrado, dos imanes simétricos son un par y su campo magnético es siempre opuesto. El sensor de efecto Hall y el circuito controlan los electroimanes. Creamos polos opuestos en los electroimanes haciendo pasar corriente a través de ellos.
parte flotante
La pieza incluye un imán flotante sobre la base que puede transportar una pequeña maceta u otros artículos.
El imán de arriba es elevado por el campo magnético de los imanes inferiores, porque tienen los mismos polos. Sin embargo, por regla general, tienden a caer y atraerse entre sí. Para evitar que la parte superior del imán se voltee y caiga, los electroimanes crearán campos magnéticos para empujar o tirar para equilibrar la parte flotante, gracias al sensor de efecto Hall. Los electroimanes están controlados por dos ejes X e Y, lo que hace que el imán superior se mantenga equilibrado y flotante.
Controlar electroimanes no es fácil y requiere un controlador PID, que se analiza en detalle en el siguiente paso.
Paso 2: controlador PID (PID)
De Wikipedia: "Un controlador proporcional-integral-derivado (PID) es un dispositivo en un circuito de control con retroalimentación. Se utiliza en sistemas de control automático para generar una señal de control con el fin de obtener la precisión y calidad requeridas del proceso transitorio. El controlador PID genera una señal de control, que es la suma de tres términos, el primero de los cuales es proporcional a la diferencia entre la señal de entrada y la señal. comentario(señal de discordancia), la segunda es la integral de la señal de discordancia, la tercera es la derivada de la señal de discordancia."
En términos simples: “El controlador PID calcula el valor de “error” como la diferencia entre la [Entrada] medida y la configuración deseada. El controlador intenta minimizar el error ajustando [la salida]”.
Entonces le dice al PID qué medir (entrada), qué valor desea y una variable que ayudará a tener ese valor como salida. Luego, el controlador PID ajusta la salida para que la entrada sea igual a la configuración.
Por ejemplo: En un automóvil tenemos tres valores (Entrada, Configuración, Salida): velocidad, velocidad deseada y ángulo del pedal del acelerador, respectivamente.
En este proyecto:
- La entrada es el valor actual en tiempo real del sensor Hall, que se actualiza continuamente a medida que la posición del imán flotante cambia en tiempo real.
- El valor establecido es el valor del sensor Hall, que se mide cuando el imán flotante está en la posición de equilibrio, en el centro de la base del imán. Este índice es fijo y no cambia con el tiempo.
- La señal de salida es velocidad para controlar los electroimanes.
Gracias a la comunidad Arduino por escribir la biblioteca PID, que es muy fácil de usar. información adicional sobre Arduino PID está en el sitio web oficial de Arduino. Necesitamos usar un par de controladores PID bajo Arduino, uno para el eje X y otro para el eje Y.
Paso 3: Accesorios
La lista de componentes de la lección resulta decente. A continuación se muestra una lista de componentes que debes comprar para este proyecto, asegúrate de tener todo antes de comenzar. Algunos de los componentes son muy populares y es probable que los encuentre en su propio almacén o en su casa.
Paso 4: Herramientas
Aquí hay una lista de las herramientas más utilizadas:
- Soldador
- Sierra de mano
- Multímetro
- Perforar
- Osciloscopio (opcional, puedes usar un multímetro)
- Taladro de banco
- Pegamento caliente
- Alicates
Paso 5: amplificador operacional LM324, controlador L298N y SS495a
Amplificador operacional LM324
Los amplificadores operacionales (op-amps) se encuentran entre los circuitos más importantes, más utilizados y versátiles que se utilizan en la actualidad.
Utilizamos un amplificador operacional para amplificar la señal del sensor Hall, cuyo propósito es aumentar la sensibilidad para que Arduino pueda detectar fácilmente el cambio en el campo magnético. Un cambio de unos pocos mV en la salida del sensor Hall, después de pasar por el amplificador, puede cambiar en varios cientos de unidades en Arduino. Esto es necesario para garantizar un funcionamiento suave y estable del controlador PID.
El amplificador operacional común que elegimos es el LM324, es barato y puedes comprarlo en cualquier tienda de electrónica. El LM324 tiene 4 amplificadores internos que permiten su uso flexible, sin embargo en este proyecto solo se necesitan dos amplificadores: uno para el eje X y otro para el eje Y.
módulo L298N
El puente H dual L298N se usa comúnmente para controlar la velocidad y dirección de dos motores. corriente continua o controla fácilmente un único motor paso a paso bipolar. El L298N se puede utilizar con motores de 5 a 35 VCC.
También hay un regulador de 5V incorporado, por lo que si el voltaje de suministro es de hasta 12V, también puede conectar una fuente de alimentación de 5V desde la placa.
Este proyecto utiliza L298N para accionar dos pares de bobinas de electroimán y utiliza la salida de 5 V para alimentar el sensor Arduino y Hall.
Distribución de pines del módulo:
- Salida 2: par de electroimanes X
- Salida 3: par de solenoides Y
- Potencia de entrada: entrada DC 12V
- Tierra: Tierra
- Salida de 5v: 5v para sensores Arduino y Hall
- EnA: Habilita la señal PWM para la salida 2
- In1: Habilitar para salida 2
- In2: Habilitar para Out 2
- In3: Habilitar para salida 3
- In4: Habilitar para salida 3
- EnB: Habilita la señal PWM para Out3
Conexión a Arduino: Necesitamos quitar 2 puentes en los pines EnA y EnB, luego conectar 6 pines In1, In2, In3, In4, EnA, EnB a Arduino.
Sensor de pasillo SS495a
SS495a es un sensor Hall lineal con salida analógica. Tenga en cuenta la diferencia entre salida analógica y salida digital, no puede utilizar un sensor con salida digital en este proyecto, solo tiene dos estados 1 o 0, por lo que no puede medir la salida de campos magnéticos.
El sensor analógico dará como resultado un rango de voltaje de 250 a Vcc, que puedes leer usando la entrada analógica de Arduino. Para medir el campo magnético en los ejes X e Y se necesitan dos sensores Hall.
Paso 6: Imanes de neodimio NdFeB (Neodimio Hierro Boro)
De Wikipedia: "Neodimio - elemento químico, un metal de tierras raras de color blanco plateado con un tono dorado. Pertenece al grupo de los lantánidos. Se oxida fácilmente en el aire. Descubierto en 1885 por el químico austriaco Karl Auer von Welsbach. Se utiliza como componente de aleaciones con aluminio y magnesio para la producción de aviones y cohetes".
El neodimio es un metal ferromagnético (específicamente, exhibe propiedades antiferromagnéticas), lo que significa que, al igual que el hierro, puede magnetizarse para convertirse en un imán. Pero su temperatura Curie es 19K (-254°C), por lo que en forma pura su magnetismo se manifiesta sólo en condiciones extremadamente temperaturas bajas. Sin embargo, los compuestos de neodimio con metales de transición como el hierro pueden tener temperaturas Curie significativamente más altas. temperatura ambiente, y se utilizan para fabricar imanes de neodimio.
Fuerte es la palabra utilizada para describir un imán de neodimio. No se pueden utilizar imanes de ferrita porque su magnetismo es demasiado débil. Los imanes de neodimio son mucho más caros que los imanes de ferrita. Se utilizan imanes pequeños para la base, imanes grandes para la parte flotante/levitante.
Atención! Debe tener cuidado al utilizar imanes de neodimio, ya que su fuerte magnetismo puede dañarlo o dañar sus datos. disco duro u otras personas dispositivos electrónicos, que están influenciados por campos magnéticos.
Consejo! Puedes separar dos imanes tirando de ellos horizontalmente, no puedes separarlos en la dirección opuesta porque su campo magnético es demasiado fuerte. También son muy frágiles y se rompen con facilidad.
Paso 7: Preparando la Base
Nosotros utilizamos una pequeña maceta de terracota, que normalmente se utiliza para cultivar una suculenta o un cactus. También puedes usar vasija de ceramica o una maceta de madera si es adecuado. Utilice una broca de 8 mm para crear un agujero en el fondo de la olla, que se utiliza para sujetar el enchufe de CC.
Paso 8: Impresión 3D de la pieza flotante
Si tienes una impresora 3D, genial. Tienes la capacidad de hacer todo con él. Si no tienes impresora, no te desesperes, porque... Puede utilizar un servicio de impresión 3D económico que ahora es muy popular.
Para Corte por láser Los archivos también están en el archivo de arriba: el archivo AcrylicLaserCut.dwg (esto es autocad). La parte acrílica se utiliza para soportar los imanes y electroimanes, el resto se utiliza para cubrir la superficie de la maceta de terracota.
Paso 9: Prepare el módulo del sensor Hall SS495a
Corte el diseño de la PCB en dos partes, una parte para conectar el sensor Hall y la otra para conectar el circuito LM324. Coloque dos sensores magnéticos perpendicularmente placa de circuito impreso. Usar alambres delgados Para conectar dos pines de sensores VCC, haga lo mismo con los pines GND. Los contactos de salida están separados.
Paso 10: circuito del amplificador operacional
Suelde el zócalo y las resistencias a la PCB siguiendo el diagrama, prestando atención a colocar los dos potenciómetros en la misma dirección para facilitar la calibración posterior. Conecte el LM324 al enchufe, luego conecte las dos salidas del módulo del sensor Hall al circuito del amplificador operacional.
Conecte los dos cables de salida del LM324 al Arduino. Entrada de 12 V con entrada de 12 V del módulo L298N, salida de 5 V del módulo L298N a potenciómetro de 5 V.
Paso 11: Montaje de los electroimanes
Ensamble los electroimanes sobre una lámina acrílica, se fijan en cuatro orificios cerca del centro. Apriete los tornillos para evitar movimientos. Como los electroimanes son simétricos en el centro, siempre están en polos opuestos, por lo que los cables en adentro Los electroimanes están conectados entre sí y los cables de afuera Los electroimanes están conectados a L298N.
Pase los cables debajo de la lámina acrílica a través de los orificios adyacentes para conectarlos al L298N. El alambre de cobre está cubierto con una capa aislante, por lo que debes quitarlo con un cuchillo antes de poder soldarlos.
Paso 12: Módulo de sensor e imanes
Usar pegamento caliente Para fijar el módulo del sensor entre los electroimanes, tenga en cuenta que cada sensor debe ser cuadrado con dos electroimanes, uno en la parte frontal y otro en la parte posterior. Intente calibrar los dos sensores lo más centralmente posible para que no se superpongan, lo que hará que el sensor sea más efectivo.
El siguiente paso es montar los imanes en base acrílica. Al combinar dos imanes D15*4 mm y un imán D15*3 mm para formar un cilindro, los imanes y electroimanes tendrán la misma altura. Ensamble imanes entre pares de electroimanes, tenga en cuenta que los polos de los imanes ascendentes deben ser iguales.
Paso 13: Conector de alimentación CC y salida L298N de 5 V
Suelde la toma de corriente CC con dos cables y utilice un tubo termorretráctil. Al conectar el conector de alimentación de CC a la entrada del módulo L298N, su salida de 5 V suministrará energía al Arduino.
Paso 14: L298N y Arduino
Conecte el módulo L298N a Arduino siguiendo el diagrama anterior:
L298N → Arduino
5V → VCC
Tierra → Tierra
EnA → 7
B1 → 6
B2 → 5
B3 → 4
B4 → 3
EnB → 2
Paso 15: Programador Arduino Pro Mini
Dado que el Arduino pro mini no tiene un puerto USB a serie, es necesario conectar un programador externo. FTDI Basic se utilizará para programar (y alimentar) el Pro Mini.
La levitación magnética siempre parece impresionante y fascinante. Hoy en día no sólo puedes comprar un dispositivo de este tipo, sino también hacerlo tú mismo. Y para crear un dispositivo de levitación magnética de este tipo, no es necesario gastar mucho dinero ni tiempo en él.
EN este material Se presentarán un diagrama e instrucciones para ensamblar un levitador magnético a partir de componentes económicos. La asamblea en sí no durará más de dos horas.
La idea de este dispositivo llamado Levitron es muy sencilla. La fuerza electromagnética eleva un trozo de material magnético en el aire y, para crear el efecto de flotación, el objeto sube y baja en un rango de alturas muy pequeño, pero con una frecuencia muy alta.
Para montar un Levitron sólo necesitarás siete componentes, incluida una bobina. A continuación se presenta un diagrama del dispositivo de levitación magnética.
Entonces, como podemos ver en el diagrama, además de la bobina, necesitaremos un transistor de efecto de campo, por ejemplo, IRFZ44N u otro MOSFET similar, un diodo HER207 o algo así como 1n4007, resistencias de 1 KOhm y 330 Ohm, un Sensor Hall A3144 y LED indicador opcional. Puedes hacer la bobina tú mismo, para ello necesitarás 20 metros de alambre con un diámetro de 0,3-0,4 mm. Para alimentar el circuito puedes tomar Cargador 5V.
Para hacer una bobina es necesario coger una base con las dimensiones que se muestran en la siguiente figura. Para nuestra bobina bastará con enrollar 550 vueltas. Una vez terminado el bobinado, es recomendable aislar la bobina con algún tipo de cinta aislante.
Ahora suelde casi todos los componentes excepto el sensor Hall y la bobina en una placa pequeña. Coloque el sensor Hall en el orificio de la bobina.
Fije la bobina de modo que quede por encima de la superficie a cierta distancia. Después de eso este dispositivo La levitación magnética se puede alimentar. Tome un pequeño trozo de imán de neodimio y sosténgalo contra la parte inferior de la bobina. Si todo se hace correctamente, la fuerza electromagnética lo recogerá y lo mantendrá en el aire.
Si este dispositivo no funciona correctamente para usted, verifique el sensor. Su parte sensible, es decir, el lado plano con las inscripciones, debe quedar paralela al suelo. Además, para la levitación, la forma de tableta, típica de la mayoría de los imanes de neodimio vendidos, no es la más exitosa. Para evitar que el centro de gravedad "camine", es necesario moverlo hacia la parte inferior del imán y colocarle algo que no sea demasiado pesado, pero tampoco demasiado liviano. Por ejemplo, podrías agregar un trozo de cartulina o cartulina como en la primera imagen.
En algunas tiendas avanzadas se pueden ver stands publicitarios que muestran efectos interesantes cuando algo levita desde el escaparate o un artículo con la imagen de una marca. A veces se añade rotación. Pero incluso una persona sin mucha experiencia en productos caseros puede realizar dicha instalación. Para hacer esto, necesitará un imán de neodimio, que se puede encontrar en las piezas de computadora.
Las propiedades de un imán son asombrosas. Una de estas propiedades de ser repelido por polos iguales se utiliza en objetos que se utilizan como trenes de levitación magnética, juguetes divertidos o base para objetos de diseño espectaculares, etc. ¿Cómo hacer un objeto levitante a base de imanes?
Levitación magnética en vídeo.
Levitación de una peonza sobre imanes de neodimio de cinco puntas. Levitación magnética, magnétismo, experimento magnético, truco magnético, moto perpetuo, juego increíble. Física entretenida.
Discusión
halcón
Cuando el imán gira, se produce la levitación, y si la velocidad del imán disminuye, cae de la órbita... justifica este efecto. La interacción de los campos magnéticos entre imanes está clara, pero cuál es el papel de la rotación. También puedes sostener un imán en el aire usando un campo magnético alterno de las bobinas.
pukla777
Trabaja en el tema: generador de volante. Creo que será útil aplicación práctica. Además lo filmaste en un vídeo hace mucho tiempo, pero muy poco y sin información.
RusiaPresidente
Y si:
Lanza esta peonza a una especie de cubo y crea un vacío allí; según la idea, no habrá resistencia del aire y girará casi sin cesar. ¿Y si no también enrollar adecuadamente el cobre y eliminar la energía?
Evgeniy Petrov
Leo los comentarios, me sorprende, ¿¡qué hilo!? Todo allí es como una peonza magnética, le pusieron piel. La energía es el campo magnético constante de la peonza, cuando gira, el campo magnético también gira, ¡pero lo principal es cómo! En los imanes, los dominios no están empaquetados equitativamente distribuidos; esto no es técnicamente posible; por lo tanto, el imán pasivo en sí no puede permanecer sobre el cojín magnético; tardará más punto fuerte donde la diferencia es generalmente insignificante, por lo que la rotación del campo no permite que esto se haga.
Viacheslav Subbotín
Otra idea, ¿qué pasa si apuntas el láser constantemente hacia un lado? ¿Cambiará el tiempo de rotación de la peonza debido a una ligera presión? Si utiliza un láser potente, es posible que pueda hacer que la parte superior no se detenga en absoluto.
Nadie desconocido
Un juguete viejo... Recuerdo esta parte superior y la placa debajo con imanes de ferrita, en neodimio ya es aburrido, y el imán inferior de la base era una placa sólida, y no cinco imanes separados, solo que estaba magnetizado de manera inteligente. forma...
Aligarh Leopold
Igor Beletsky, puedes hacer una gorra sobre la que caerá la parte superior para no atraparla. ¿Es posible agregarle un campo magnético giratorio para mantener la rotación? por ejemplo, si giras su mesa magnética...
Timur Aminev
¿Por favor díganos cómo el campo magnético de la Tierra frena la parte superior? En el sentido de qué momentos de fuerzas dirigidas contra la rotación surgen y por qué.
Alejandro Vasílievich
Si colocas una bobina encima del imán (o debajo, ¡sería absolutamente maravilloso!) y giras la parte superior con ella, obtendrás una especie de motor suspendido magnéticamente. La cosa es absolutamente estúpida, pero hermosa. Girará hasta que se retire la fuente de energía))
Iván Petrov
Bueno, esto ya lo hemos visto. ¡Haz que el imán levite sin girar! (y sin soportes y nitrógeno líquido, claro).
Alto Elfo
Una estafa para estudiantes pobres, podría llamarse levitación si no fuera necesario desenroscar el imán. El propio imán, en la parte superior, se deslizará si no se le da rotación.
Andrei Solomennikov
¿Qué pasa si colocas un fuego en la plataforma y hélices en el giroscopio (Yula) para que gire mientras el fuego arde debajo? No recuerdo el nombre del motor, pero su esencia es la rotación, por así decirlo, de un rotor mediante calor.
Volzhanin
Igor, hay una idea... No tienes un campo magnético uniforme en tu mesa, pero si haces una peonza con varios imanes y haces girar la mesa... Quizás la peonza no pierda velocidad... ¿Qué? ¿Tu crees?..
Antón Simovskikh
Igor Beletsky, ¿has descubierto la física del proceso? ¿Por qué la levitación sólo es posible en dinámica? ¿Las corrientes foucaultianas que en él surgen afectan la estabilización de la cima?
La instalación más sencilla con un objeto levitando sobre un imán.
Para ello necesitarás: una caja de CD, uno o dos discos, muchos anillos magnéticos y superpegamento. Puedes comprar cualquier imán en una tienda online china.
Cuando tus amigos vengan a visitarte, se sorprenderán con el espectacular diseño que tú mismo creaste.
¿Cómo funciona Levitron?
Ahora que te has interesado en la levitación creando o comprando tu primer Levitron, todo lo que tienes que hacer es dominar el arte del lanzamiento, te ayudaremos con esto considerando el principio de funcionamiento. Y le enseñaremos el arte de ejecutar Levitron, contándole los secretos y complejidades de esta tecnología.
Al dominar el arte de lanzar una peonza y colocarla en una posición de levitación estable, usted y quienes lo rodean tendrán la garantía de experimentar un asombro total. Hoy en día, la levitación preocupa a mucha gente. Recibimos numerosas solicitudes de clientes con preguntas sobre la levitación y explicaciones de cómo funciona Levitron.
Muchos están expresamente desconcertados de que funcione, y a menudo citan el teorema de Earnshaw (1.2) como evidencia de que no debería funcionar. El interés por Levitron siempre ha estado latente entre los científicos. Recientemente, los científicos que trabajan en el fascinante campo de la investigación donde se manipula y estudia la materia, una de esas partículas microscópicas a la vez, han reconocido analogías con las trampas de levitrones para partículas microscópicas (por ejemplo, electrones, neutrones). El primero en reconocer la analogía fue el doctor Michael W. Berry, de la Universidad de Bristol. El Dr. Berry, inspirado por este reconocimiento, publicó una descripción detallada de la física del funcionamiento de Levitron (en 3). El artículo del Dr. Berry es una de las mejores explicaciones existentes sobre cómo funciona Levitron y amablemente ha preparado para nosotros un breve resumen de los temas principales que presentamos a continuación. Aquellos que deseen leer la exposición completa deben solicitar una copia del artículo al Dr. Berry.
¿Qué lo detiene?
La "antigravedad" es la fuerza que empuja las puntas lejos del magnetismo de la base. Tanto la parte superior como la losa pesada dentro de la caja base están magnetizadas, pero al revés. Piense en un imán principal con su polo norte apuntando hacia arriba y un imán en forma de cima con su polo norte apuntando hacia abajo (Figura 1). El principio es que dos polos idénticos (por ejemplo, dos Nortes) se repelen y dos polos opuestos se atraen, siendo las fuerzas más fuertes cuanto más cerca están los polos. En la cima hay cuatro fuerzas magnéticas: en su polo norte, repulsión del norte hacia la base y atracción del sur hacia la base, y en su polo sur, atracción del norte hacia la base y repulsión del sur hacia la base. base. Debido a la forma en que las fuerzas dependen de la distancia, domina la repulsión norte-norte y la repulsión superior es magnética. Cuelga donde esta repulsión hacia arriba equilibra la fuerza de gravedad hacia abajo, es decir, en el punto de equilibrio donde la fuerza neta es cero.
¿Por qué Levitron necesita girar?
Para evitar que la parte superior se vuelque. Además de proporcionar la fuerza general en el vértice, el campo magnético de la base proporciona un par que tiende a girar su eje de rotación. Si la peonza no gira, este par magnético la volteará. Entonces ella Polo Sur se dirigirá hacia abajo, y la fuerza de la base será atractiva, es decir, en la misma dirección que la fuerza de gravedad, y la parte superior caerá. Cuando la peonza gira, el par actúa giroscópicamente y el eje no se inclina, sino que gira alrededor de la dirección (casi vertical) del campo magnético. Esta rotación se llama precesión (Fig. 2). Con Levitron, el eje es casi vertical y la precesión es visible como un temblor que se vuelve más pronunciado a medida que la cima se desacelera. Roy M. Harrigan (4) descubrió la eficacia del espín para estabilizar vértices sostenidos magnéticamente, como el Levitron.
¿Por qué Levitron no se desliza hacia los lados?
Para el de arriba, permanece suspendido; el equilibrio por sí solo no es suficiente. El equilibrio también debe ser estable, de modo que un pequeño movimiento horizontal o vertical produzca una fuerza que empuje hacia arriba y hacia el punto de equilibrio. Para Levitron, la estabilidad es difícil de lograr. Esto depende del hecho de que, a medida que la peonza se mueve lateralmente, alejándose del eje del imán principal, el campo magnético de la base, alrededor de la cual ha precedido el eje de la peonza, se desvía ligeramente de la vertical (Fig. 2). Si la cima precediera aproximadamente en la vertical exacta, la física de los campos magnéticos haría que el equilibrio fuera inestable. Debido a que el campo está tan cerca de la vertical, el equilibrio es estable sólo en un pequeño rango de alturas, desde aproximadamente 1,25 pulgadas hasta 1,75 pulgadas por encima del centro de la base. (de 2,5 a 3,0 pulgadas para los pasatiempos del "nuevo Super Levitron"). El comportamiento del Levitron no viola el teorema de Earnshaw. Este teorema establece que ninguna disposición estática de cargas magnéticas (o eléctricas) puede ser estable, sola o bajo la influencia de la fuerza de gravedad. Esto no se aplica a Levitron, porque el imán (en la parte superior) gira y reacciona dinámicamente al campo de la base.
¿Por qué es importante el peso de Levitron (y por qué debería ajustarse)?
El peso de la peonza y las fuerzas magnetizantes de la base y la peonza determinan la altura de equilibrio, donde el magnetismo equilibra la gravedad. Esta altura debe estar dentro de un rango estable. Pequeños cambios de temperatura alteran la magnetización en la base y en la parte superior. (A medida que aumenta la temperatura, las direcciones de los imanes atómicos se vuelven aleatorias y el campo se debilita). Si el peso no se ajusta para compensar, la balanza quedará fuera del rango estable y la peonza caerá. Debido a que el rango estable es tan pequeño, este ajuste es delicado: la lavadora más liviana pesa solo aproximadamente el 0,3% del peso de la parte superior.
¿Por qué finalmente cae Levitron?
Los giros superiores son estables en el rango de aproximadamente 20 a 35 revoluciones por segundo (RPS). Es completamente inestable por encima de 35-40 RPS y por debajo de 18 RPS. Una vez que la peonza gira y levita, se ralentiza debido a la resistencia del aire. Al cabo de unos minutos alcanzará el límite inferior de estabilidad (18 RPS) y caerá. La vida útil del centrifugado de un Levitron se puede prolongar colocándolo en el vacío. Durante varios experimentos de vacío que se realizaron, la parte superior se cayó después de unos 30 minutos. No está claro por qué hace esto; tal vez cuando la temperatura cambia, empujando el equilibrio fuera del rango estable; tal vez haya una pequeña inestabilidad residual a largo plazo porque la parte superior no gira lo suficientemente rápido; o quizás la vibración del equipo de vacío recorre el campo y aleja gradualmente el eje de precesión de la dirección del campo magnético. La levitación se puede prolongar significativamente soplando aire con un collar dentado adecuado ubicado alrededor de la periferia de la parte superior, para mantener la frecuencia de giro en un rango estable. Recientemente, la tapa de Levitron se mantuvo girando de esta manera durante varios días. Pero el medio más exitoso para prolongar la levitación de una peonza es un nuevo dispositivo de pulso electromagnético que puede mantener la peonza levitando durante días o incluso semanas.
¿Cómo se utiliza el principio de Levitron?
En las últimas décadas se han estudiado partículas microscópicas capturándolas de campos magnéticos y/o eléctricos. Hay varios tipos de trampas. Por ejemplo, los neutrones pueden conducirse en un campo magnético, creado por el sistema bobinas Los neutrones son partículas magnéticas en rotación, por lo que la analogía de una trampa de neutrones con Levitron es cercana.
