ריחוף מגנטי: תיאור, תכונות ודוגמאות

2024 מְחַבֵּר: Henry Conors | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-02-12 07:18

כפי שאתם יודעים, לכדור הארץ, בשל הסדר העולמי השורר, יש שדה כבידה מסוים, וחלומו של האדם תמיד היה להתגבר עליו בכל דרך. ריחוף מגנטי הוא מונח פנטסטי יותר מהתייחסות למציאות היומיומית.

בתחילה, זה התכוון ליכולת ההיפותטית להתגבר על כוח המשיכה בדרך לא ידועה ולהזיז אנשים או חפצים באוויר ללא ציוד עזר. עם זאת, כעת המושג "ריחוף מגנטי" כבר די מדעי.

מתפתחים בבת אחת כמה רעיונות חדשניים, המבוססים על תופעה זו. וכולם בעתיד מבטיחים הזדמנויות נהדרות ליישומים מגוונים. נכון, ריחוף מגנטי יתבצע לא בשיטות מאגיות, אלא תוך שימוש בהישגים מאוד ספציפיים של הפיזיקה, כלומר הקטע שחוקר שדות מגנטיים וכל מה שקשור אליהם.

רק קצת תיאוריה

בקרב אנשים רחוקים מהמדע, ישנה דעה שריחוף מגנטי הוא טיסה מודרכת של מגנט. למעשה, תחת זההמונח מרמז על התגברות על אובייקט הכבידה בעזרת שדה מגנטי. אחד המאפיינים שלו הוא לחץ מגנטי, שהוא מה שמשמש ל"נלחם" בכוח המשיכה של כדור הארץ.

לנסח זאת בפשטות, כאשר כוח הכבידה מושך אובייקט כלפי מטה, הלחץ המגנטי מכוון בצורה כזו שהוא דוחף אותו בחזרה למעלה. כך מרחף המגנט. הקושי ביישום התיאוריה הוא שהשדה הסטטי אינו יציב ואינו מתמקד בנקודה נתונה, ולכן ייתכן שהוא לא יוכל להתנגד ביעילות למשיכה. לכן נדרשים יסודות עזר שיעניקו לשדה המגנטי יציבות דינמית, כך שהריחוף של המגנט הוא תופעה קבועה. שיטות שונות משמשות כמייצבים עבורו. לרוב - זרם חשמלי דרך מוליכים, אך ישנם התפתחויות נוספות בתחום זה.

ריחוף טכני

למעשה, המגוון המגנטי מתייחס למונח הרחב יותר להתגברות על משיכה כבידה. אז, ריחוף טכני: סקירת שיטות (קצרה מאוד).

נראה שהבנו קצת עם הטכנולוגיה המגנטית, אבל יש גם שיטה חשמלית. שלא כמו הראשון, השני יכול לשמש למניפולציות עם מוצרים העשויים מחומרים שונים (במקרה הראשון, רק ממגנטים), אפילו דיאלקטריים. הפרד גם ריחוף אלקטרוסטטי ואלקטרודינמי.

היכולת של חלקיקים לנוע בהשפעת האור נחזה על ידי קפלר. אבלקיומו של לחץ קל הוכח על ידי לבדב. תנועה של חלקיק לכיוון מקור האור (ריחוף אופטי) נקראת פוטופורזה חיובית, ובכיוון ההפוך - שלילי.

ריחוף אווירודינמי, שונה מאופטי, ישים די נרחב בטכנולוגיות של היום. אגב, ה"כרית" היא אחד הזנים שלה. כרית האוויר הפשוטה ביותר מתקבלת בקלות רבה - קודחים חורים רבים במצע המוביל ומנשבים דרכם אוויר דחוס. במקרה זה, מעלית האוויר מאזנת את מסת החפץ, והיא מרחפת באוויר.

השיטה האחרונה המוכרת למדע כרגע היא ריחוף באמצעות גלים אקוסטיים.

מהן דוגמאות לריחוף מגנטי?

מדע בדיוני חלם על מכשירים ניידים בגודל של תיק גב, שיוכלו "להרחיק" אדם לכיוון הדרוש לו במהירות ניכרת. המדע עשה עד כה דרך אחרת, יותר מעשית וישימה - נוצרה רכבת שנעה באמצעות ריחוף מגנטי.

היסטוריה של רכבות העל

לראשונה, הרעיון של קומפוזיציה באמצעות מנוע לינארי הוגש (ואפילו רשם פטנט) על ידי המהנדס-הממציא הגרמני אלפרד זיין. וזה היה בשנת 1902. לאחר מכן הופיעו הפיתוח של מתלה אלקטרומגנטי ורכבת המצוידת בו בקביעות מעוררת קנאה: ב-1906 הציע פרנקלין סקוט סמית' אב טיפוס נוסף, בין השנים 1937 ל-1941. מספר פטנטים על אותו נושא התקבלו על ידי הרמן קמפר, ומעט מאוחר יותר, הבריטי אריק לז'ווייט יצר אב טיפוס עבודה בגודל טבעי של המנוע. בשנות ה-60 השתתף גם בפיתוח רחפת המסילה, שהייתה אמורה להפוך לרכבת המהירה ביותר, אך לא, מכיוון שהפרויקט נסגר בגלל מימון לא מספק ב-1973.

רק שש שנים מאוחר יותר, שוב בגרמניה, נבנתה רכבת מגלב שקיבלה רישיון להובלת נוסעים. מסלול המבחן שהונח בהמבורג היה באורך של פחות מקילומטר, אבל הרעיון עצמו היווה השראה לחברה עד כדי כך שהרכבת תפקדה גם לאחר סגירת התערוכה, לאחר שהצליחה להסיע 50,000 אנשים בשלושה חודשים. המהירות שלו, בסטנדרטים מודרניים, לא הייתה כל כך גדולה - רק 75 קמ ש.

לא תערוכה, אלא מגלב מסחרי (כך קראו לרכבת באמצעות מגנט), רץ בין שדה התעופה של ברמינגהאם לתחנת הרכבת מאז 1984, והחזיק מעמד 11 שנים בתפקידו. אורך המסילה היה קצר עוד יותר, 600 מ' בלבד, והרכבת התנשאה 1.5 ס מ מעל המסילה.

יפנית

בעתיד שככה ההתרגשות מרכבות מגלב באירופה. אבל עד סוף שנות ה-90, מדינת היי-טק כמו יפן החלה להתעניין בהם באופן פעיל. כבר הונחו בשטחה כמה מסלולים ארוכים למדי, שלאורכם עפים מגלבים, תוך שימוש בתופעה כמו ריחוף מגנטי. אותה מדינה היא גם הבעלים של שיאי המהירות שנקבעו על ידי הרכבות הללו. האחרון הראה מהירות מוגבלת של יותר מ-550 קמ ש.

עודלקוחות פוטנציאליים לשימוש

מצד אחד, מגלבים אטרקטיביים בגלל יכולתם לנוע במהירות: לפי תיאורטיקנים, ניתן להאיץ אותם עד 1,000 קילומטרים לשעה בעתיד הקרוב. אחרי הכל, הם מופעלים על ידי ריחוף מגנטי, ורק התנגדות האוויר מאטה אותם. לכן, מתן קווי מתאר אווירודינמיים מקסימליים להרכב מפחית מאוד את השפעתו. בנוסף, בשל העובדה שהן אינן נוגעות במסילות, הבלאי של רכבות כאלה הוא איטי ביותר, וזה מאוד חסכוני.

יתרון נוסף הוא אפקט הרעש המופחת: רכבות מגלב נעות כמעט בשקט בהשוואה לרכבות רגילות. הבונוס הוא גם השימוש בחשמל בהם, שמפחית את ההשפעות המזיקות על הטבע והאווירה. בנוסף, רכבת המגלב מסוגלת לטפס על מדרונות תלולים יותר, ומבטלת את הצורך בהנחת המסילה סביב גבעות ומדרונות.

יישומי אנרגיה

כיוון מעשי לא פחות מעניין יכול להיחשב לשימוש נרחב במיסבים מגנטיים במרכיבי מפתח של מנגנונים. ההתקנה שלהם פותרת בעיה רצינית של בלאי של חומר המקור.

כפי שאתה יודע, מיסבים קלאסיים נשחקים די מהר - הם חווים כל הזמן עומסים מכניים גבוהים. בתחומים מסוימים, הצורך בהחלפת חלקים אלו פירושו לא רק עלויות נוספות, אלא גם סיכון גבוה עבור האנשים המטפלים במנגנון. מיסבים מגנטיים נשארים פעילים פעמים רבות יותר, כך שהשימוש בהם מומלץ מאודכל תנאי קיצון. במיוחד באנרגיה גרעינית, בטכנולוגיית רוח או בתעשיות עם טמפרטורות נמוכות/גבוהות במיוחד.

Aircraft

בבעיה כיצד ליישם ריחוף מגנטי, עולה שאלה סבירה: מתי, סוף סוף, ייוצר ויוצג בפני האנושות המתקדמת מטוס מן המניין, שבו ישמש ריחוף מגנטי? הרי יש עדויות עקיפות לכך ש"עב"מים" כאלה היו קיימים. קחו למשל את ה"ווימאנות" ההודיות מהתקופה הקדומה ביותר או את ה"מטוסי הדיסקו" ההיטלריים שכבר קרובים אלינו יותר מבחינת זמן, תוך שימוש בין היתר בשיטות אלקטרומגנטיות לארגון הרמה. נשמרו שרטוטים משוערים ואפילו תמונות של דגמים עובדים. השאלה נותרה פתוחה: איך להביא את כל הרעיונות האלה לחיים? אבל דברים לא הולכים רחוק יותר מאשר אבות טיפוס לא קיימא מדי עבור ממציאים מודרניים. או שאולי זה עדיין מידע סודי מדי?