posao spisak apotekacenovnik lekovatekstovikontakt

Author Topic: Po Kosmosu na magnetnim silama  (Read 1507 times)

0 Members and 1 Guest are viewing this topic.

Offline Bred

  • The S[h]ef
  • Administrator
  • Doktor daktilografskih nauka
  • *******
  • Posts: 17763
  • Gender: Male
  • Ekser koji se istupi sam sebe bruka
    • Farmacija forum
Po Kosmosu na magnetnim silama
« on: 03-09-2006, 18:44:01 »

Ova jednostavna tehnika, poznata od
                  tridesetih godina 20. veka, nailazi na praktičnu primenu tek
                  danas. Na tragu novih propulzionih sistema kojima će Sunčev
                  sistem biti sveden na prostor Evrope. Nauka žestoko ugrožava
                  magiju
Poznata osobina magneta da se njihovi raznoimeni polovi
                  privlače, a istoimeni odbijaju, odavno je navela naučnike da
                  pomisle na mogućnost da se predmeti održavaju u lebdećem
                  stanju pomoću magneta.
Ali, kod običnih magneta to ne ide; svako
                  ko se kao dete igrao sa njima pokušavajući da ih postavi da
                  “lebde” jedan iznad drugog, video je da oni veoma brzo gube
                  ravnotežu. Ova njihova osobina je formulisana kao Ernšoova
                  teorema još 1842. godine i ona predstavlja posledicu
                  fundamentalnih zakona kojima se opisuju elektricitet i
                  magnetizam.
Posledica Maksvelovih zakona                   
Ponašanje magneta se može opisati pomoću magnetskog
                  potencijala, koji je analogan potencijalnoj energiji. Svi
                  znamo da se u fizičkom svetu sva tela ponašaju tako što
                  nastoje da dospeju u tačku gde im je potencijalna energija
                  najmanja. Na primer, klatno može da se za trenutak uravnoteži
                  u gornjem položaju, ali je krajnje nestabilno i umiruje se tek
                  u donjem položaju, u kome mu je potencijalna energija
                  najmanja.
Slično je i sa magnetima. Magnet koji bi stabilno lebdeo
                  morao bi da bude smešten u tačci sa najnižim u potencijalom.
                  Ali, pošto prema Maksvelovim jednačinama magnetski potencijal
                  u određenoj tačci prostora mora da bude statistička sredina
                  svih potencijala koje imaju okolni položaji, ne postoji tačka
                  u prostoru u kojoj bi magnet mogao da dostigne minimum
                  energije. Pošto je potencijal u bilo kojoj tačci statistička
                  sredina, neke obližnje tačke će uvek imati nižu energiju!
Promenljiva polja
Magnetska levitacija je stabilna kada je potencijalna
                        energija sistema na lokalnom minimumu, kao kad se kliker
                        umiri na dnu činije (levo). Ali, Ernšoova teorema,
                        zasnovana na Maksvelovim zakonima, kaže da nije moguće
                        da se stvori trajno magnetsko polje koje ima minimalni
                        potencijal u bilo kojoj tačci prostora. Najviše što je
                        moguće jeste da se postigne potencijal u obliku sedla
                        (slika desno). Zato je odavno bilo jasno da statičko
                        magnetno polje ne može da omogući stabilno lebdenje.
                        Ipak, fenomen dijamagnetizma omogućuje da na jednostavan
                        način menjamo održavajuće magnetno polje, pa da tako
                        zaobiđemo delovanje Ernšoovog principa.
Inžinjeri su, naravno, pokušali da “zaobiđu” Ernšoovu
                  teoremu korišćenjem promenljivih magnetnih polja, na koja se
                  ona ne odnosi. Da bi se neki predmet održao u lebdećem stanju,
                  koristi se sistem senzora koji određuje položaj lebdećeg
                  predmeta i prilagođava magnetsko polje u kome se on nalazi da
                  bi ga održalo u lebdećem položaju. Ovaj metod je decenijama
                  korišćen za eksperimentalne vozove koji bi se kretali na
                  osnovu magnetske levitacije. Ali, ovi sistemi su veoma
                  komplikovani i troše mnogo energije, što ne dozvoljava da se
                  lako praktično primene.
Nemački fizičar Verner Braunbek je demonstrirao pogodniji
                  način još 1939. godine, koristeči tzv. dijamagnet. Svi
                  magnetski materijali se dele u tri grupe: feromagnete,
                  paramagnete i dijamagnete. Predmeti od feromagnetskog
                  materijala, kao što je gvožđe, mogu da se trajno namagnetišu i
                  tako “prilepe” za neki drugi materijal, npr. vrata frižidera.
                  Paramagneti, na primer mineral biotit, postaju namagnetisani
                  samo kada su izloženi spoljašnjem magnetnom polju. Trajni
                  magneti ih privlače, pa zato oni ne rešavaju praktični problem
                  lebdenja.
Dijamagneti se, međutim, ponašaju drugačije: oni odbijaju
                  trajne magnete i tako omogućavaju da dijamagnet postavljen nad
                  trajnim magnetom lebdi (obrnuto nije moguće)!
Magnetsko polje elektrona
Ova osobina dijamagneta može se objasniti jednostavnim
                  modelom koji predstavlja elektrone kako kruže oko jezgra.
                  Pošto predstavljaju naelektrisanje u kretanju, elektroni
                  stvaraju određeno magnetsko polje (slično kao kada električna
                  struja prolazi kroz kružni provodnik). Polja koja stvaraju
                  elektroni su slučajno usmerena i u ukupnom zbiru se međusobno
                  poništavaju, tako da ne stvaraju spoljašnje magnetsko polje.
                  Ali, kada se izlože spoljašnjem magnetskom polju, elektroni
                  ubrzavaju ili usporavaju, da bi se suprotstavili promeni
                  magnetskog polja unutar svojih orbita (to je delovanje
                  Lencovog zakona na atomskom nivou). Ukupni efekat je
                  indukovano magnetno polje koje se suprotstavlja spoljašnjem
                  polju, što dovodi do odbojne sile na makronivou.
Da dijamagneti mogu da lebde nad trajnim magnetom,
                  demonstrirao je Braunbek još 1939. Ali, praktična primena
                  njegovog pronalaska postala je moguća tek kada su 90-tih
                  godina 20. veka u široku upotrebu ušli moćni magneti od
                  neodimijuma, otkriveni 80-tih godina. Oni dijamagnetsku
                  levitaciju danas čine veoma lakom.
Tehnički problem uravnoteženja lebdećeg magneta rešava se
                  pomoću snažnih magnetnih polja; vrtložne električne struje
                  koje se javljaju kada se trajni magnet nađe blizu električnog
                  provodnika zapravo se neutrališu tako što se višak energije
                  emituje u obliku toplote.
Mežutim, vrtložne struje izazivaju jedan drugi fenomen:
                  omogućavaju da lebdeći dijamagnet brzo rotira! Ovo je pokazao
                  Robert Voldron 1966, kada je održao grafitni prsten u lebdećem
                  stanju, i pri tom učinio da on satima rotira brzinom od 100
                  obrtaju i minutu!
Teorijski gledano, ako bi se prsten prekrio toplotnom
                  izolacijom, što bi sprečavalo da se vrtložne struje pretvaraju
                  u toplotu, on bi praktično, ali u vakumu, mogao da rotira
                  mesecima, pa čak i godinama!
                  Lebdeći mini-roboti
Laka praktična primena dijamagnetske levitacija otvara
                  neslućene praktične perspektive. Pored primene za šinska
                  vozila, koja zapravo lebde na “magnetnom jastuku”, inženjer
                  Ronald Pelrin sa Masačusets tehnološkog instituta došao je na
                  ideju da na tom principu konstruiše minijaturne robote, velike
                  samo nekoliko santimetara, koji bi veloma brzo mogli da
                  izrađuju mikrokomponente potrebne za razne savremene uređaje i
                  po veoma niskoj ceni! Na tako male robote se dosad nije ni
                  pomišljalo, jer, da bi mogli da autonomno funkcionišu, moraju
                  da nose prilično veliki energetski izvor, da se daljinski
                  kontrolišu, da poseduju sistem navigacije itd, a pored toga,
                  ma koliko da su glatke površine po kojima klize, trenje
                  postoji i dovodi do velikog gubitka energije.
Ali, ako bi lebdeli u magnetskom polju, bilo bi relativno
                  lako da se njima upravlja pomoću spoljašnjih promena
                  magnetskog polja, što ovu ideju po prvi put čini praktično
                  ostvarivom.
Time se otvaraju neslućene mogućnosti razvoja novih
                  propulzionih sistema, daleko efikasnijih, sa većom snagom, a
                  manjim utroškom energije. Železničari su već namirisali dobar
                  posao - Japan i Francuska koriste slične sisteme, a jedan od
                  prioritetnih planova NASA je projekat izgradnje nove letelice
                  za Mars zasnovane na razvoju primene lasera, magnetnog i
                  gravitacionog polja. S obzirom na trenutne probleme u
                  eksploataciji klasičnih goriva za raketne sisteme, naučnici
                  veruju da će put do zvezda biti znatno skraćen već u narednih
                  pet godina.
Pripremio: Goran Bojić



 

ALIMS :: Ministarstvo zdravlja :: Farmaceutska komora :: RFZO :: Farmaceutski fakultet
Sajt info: Politika privatnosti :: Uslovi koriscenja :: Disclaimer
Tekstovi objavljeni na ovom sajtu su autorsko delo i zajednicko vlasnistvo vlasnika www.farmaceuti.com sajta i autora tekstova. Dalja distribucija tekstova dozvoljena je iskljucivo u nekomercijalne svrhe i uz jasno citiranje izvora i autora poruke, kao i internet adrese na kojoj se original nalazi. Za sve ostale vidove distribucije, obavezni ste da prethodno zatrazite odobrenje od vlasnika www.farmaceuti.com sajta ili autora teksta. Kompletnu odgovornost za sadrzaj objavljenih tekstova kao i posledice koje mogu nastati usled objavljivanja snose iskljucivo njihovi autori, ciji je pseudonim oznacen pored sadrzaja teksta.
Copyright © 2006-2020 "Farmaceuti.com", all rights reserved - sva prava zadrzana