Levitazione magnetica: descrizione, caratteristiche ed esempi

2024 Autore: Henry Conors | [email protected]. Ultima modifica: 2024-02-12 09:06

Come sai, la Terra, a causa dell'ordine mondiale prevalente, ha un certo campo gravitazionale, e il sogno dell'uomo è sempre stato quello di superarlo con ogni mezzo. Levitazione magnetica è un termine più fantastico che riferito alla re altà quotidiana.

Inizialmente, significava l'ipotetica capacità di superare la gravità in un modo sconosciuto e spostare persone o oggetti nell'aria senza attrezzature ausiliarie. Tuttavia, ora il concetto di "levitazione magnetica" è già abbastanza scientifico.

Si stanno sviluppando diverse idee innovative contemporaneamente, che si basano su questo fenomeno. E tutti in futuro promettono grandi opportunità per applicazioni versatili. È vero, la levitazione magnetica non sarà effettuata con metodi magici, ma utilizzando risultati molto specifici della fisica, vale a dire la sezione che studia i campi magnetici e tutto ciò che è connesso ad essi.

Solo un po' di teoria

Tra le persone lontane dalla scienza, c'è un'opinione secondo cui la levitazione magnetica è un volo guidato di un magnete. Infatti, sotto questoil termine implica il superamento dell'oggetto di gravità con l'aiuto di un campo magnetico. Una delle sue caratteristiche è la pressione magnetica, che è quella usata per "combattere" la gravità terrestre.

Per dirla semplicemente, quando la gravità attira un oggetto verso il basso, la pressione magnetica viene diretta in modo tale da spingerlo verso l' alto. Ecco come levita il magnete. La difficoltà nell'implementazione della teoria è che il campo statico è instabile e non si concentra in un dato punto, quindi potrebbe non essere in grado di resistere efficacemente all'attrazione. Pertanto, sono necessari elementi ausiliari che diano stabilità dinamica al campo magnetico, in modo che la levitazione del magnete sia un fenomeno regolare. Vari metodi sono usati come stabilizzatori per questo. Molto spesso - corrente elettrica attraverso i superconduttori, ma ci sono altri sviluppi in quest'area.

Levitazione tecnica

In re altà, la varietà magnetica si riferisce al termine più ampio per superare l'attrazione gravitazionale. Quindi, levitazione tecnica: una rassegna di metodi (molto breve).

Sembra che abbiamo capito un po' con la tecnologia magnetica, ma esiste anche un metodo elettrico. A differenza del primo, il secondo può essere utilizzato per manipolazioni con prodotti di vari materiali (nel primo caso solo magnetizzati), anche dielettrici. Separare anche la levitazione elettrostatica ed elettrodinamica.

La capacità delle particelle di muoversi sotto l'influenza della luce è stata prevista da Keplero. MAl'esistenza di una leggera pressione è stata dimostrata da Lebedev. Il movimento di una particella nella direzione della sorgente luminosa (levitazione ottica) è chiamato fotoforesi positiva e nella direzione opposta - negativa.

La levitazione aerodinamica, a differenza di quella ottica, è ampiamente applicabile nelle tecnologie odierne. A proposito, il "cuscino" è una delle sue varietà. Il cuscino d'aria più semplice si ottiene molto facilmente: molti fori vengono praticati nel supporto del supporto e l'aria compressa viene soffiata attraverso di essi. In questo caso, il sollevamento aereo bilancia la massa dell'oggetto e questo galleggia nell'aria.

L'ultimo metodo noto alla scienza al momento è la levitazione usando le onde acustiche.

Quali sono esempi di levitazione magnetica?

La fantascienza sognava dispositivi portatili delle dimensioni di uno zaino, che potessero "levitare" una persona nella direzione di cui aveva bisogno con notevole velocità. La scienza ha finora preso una strada diversa, più pratica e fattibile: è stato creato un treno che si muove usando la levitazione magnetica.

Storia dei supertreni

Per la prima volta, l'idea di una composizione che utilizza un motore lineare è stata presentata (e persino brevettata) dall'ingegnere-inventore tedesco Alfred Zane. Ed era nel 1902. Dopo di ciò, lo sviluppo di una sospensione elettromagnetica e di un treno dotato di essa apparve con invidiabile regolarità: nel 1906, Franklin Scott Smith propose un altro prototipo, tra il 1937 e il 1941. un certo numero di brevetti sullo stesso argomento sono stati ricevuti da Hermann Kemper, epoco dopo, il britannico Eric Lazethwaite creò un prototipo funzionante a grandezza naturale del motore. Negli anni '60 partecipò anche allo sviluppo del Tracked Hovercraft, che doveva diventare il treno più veloce, ma non lo fece, perché il progetto fu chiuso a causa di finanziamenti insufficienti nel 1973.

Solo sei anni dopo, sempre in Germania, un treno a levitazione magnetica fu costruito e concesso in licenza per il trasporto passeggeri. La pista di prova realizzata ad Amburgo era lunga meno di un chilometro, ma l'idea stessa ha ispirato così tanto la società che il treno ha funzionato anche dopo la chiusura della mostra, essendo riuscito a trasportare 50.000 persone in tre mesi. La sua velocità, per gli standard moderni, non era così grande: solo 75 km / h.

Non una mostra, ma un maglev commerciale (così chiamavano il treno usando un magnete), correva tra l'aeroporto di Birmingham e la stazione ferroviaria dal 1984, ed è durato 11 anni nel suo incarico. La lunghezza del binario era ancora più corta, solo 600 m, e il treno si alzava di 1,5 cm sopra il binario.

Giapponese

In futuro, l'entusiasmo per i treni a levitazione magnetica in Europa si placò. Ma alla fine degli anni '90, un paese così high-tech come il Giappone si interessò attivamente a loro. Sul suo territorio sono già state tracciate diverse rotte abbastanza lunghe, lungo le quali volano i maglev, usando un fenomeno come la levitazione magnetica. Lo stesso paese possiede anche i record di velocità stabiliti da questi treni. L'ultimo ha mostrato un limite di velocità superiore a 550 km/h.

Inoltreprospettive di utilizzo

Da un lato, i maglev sono attraenti per la loro capacità di muoversi rapidamente: secondo i teorici, possono essere accelerati fino a 1.000 chilometri orari nel prossimo futuro. Dopotutto, sono alimentati dalla levitazione magnetica e solo la resistenza dell'aria li rallenta. Pertanto, dare il massimo dei contorni aerodinamici alla composizione ne riduce notevolmente l'impatto. Inoltre, poiché non toccano i binari, l'usura di tali treni è estremamente lenta, il che è molto conveniente.

Un altro vantaggio è il ridotto effetto acustico: i treni a levitazione magnetica si muovono in modo quasi silenzioso rispetto ai treni convenzionali. Il bonus è anche l'uso dell'elettricità al loro interno, che riduce gli effetti dannosi sulla natura e sull'atmosfera. Inoltre, il treno a levitazione magnetica è in grado di scalare pendii più ripidi, eliminando la necessità di posare i binari attorno a colline e pendii.

Applicazioni energetiche

Non meno interessante direzione pratica può essere considerata l'uso diffuso di cuscinetti magnetici nei componenti chiave dei meccanismi. La loro installazione risolve un serio problema di usura del materiale di partenza.

Come sai, i cuscinetti classici si consumano abbastanza rapidamente: subiscono costantemente elevati carichi meccanici. In alcune aree, la necessità di sostituire queste parti comporta non solo costi aggiuntivi, ma anche un rischio elevato per le persone che gestiscono il meccanismo. I cuscinetti magnetici rimangono operativi molte volte più a lungo, quindi il loro uso è altamente consigliabilequalsiasi condizione estrema. In particolare nell'energia nucleare, nella tecnologia eolica o in industrie con temperature estremamente basse/ alte.

Aereo

Nel problema di come implementare la levitazione magnetica, sorge una domanda ragionevole: quando, finalmente, un velivolo a tutti gli effetti, in cui verrà utilizzata la levitazione magnetica, sarà prodotto e presentato all'umanità progressista? Dopotutto, ci sono prove indirette dell'esistenza di tali "UFO". Prendiamo, ad esempio, i "vimanas" indiani dell'era più antica o i "discoplanes" hitleriani che sono già più vicini a noi in termini di tempo, utilizzando, tra l' altro, metodi elettromagnetici per organizzare l'ascensore. Sono stati conservati disegni approssimativi e persino foto di modelli funzionanti. La domanda rimane aperta: come dare vita a tutte queste idee? Ma le cose non vanno oltre i prototipi non troppo praticabili per gli inventori moderni. O forse questa è ancora un'informazione troppo segreta?