Nu, nici un Photoshop și nici o linie de pescuit nu au fost folosite pentru a face această fotografie, doar 100% fizică pură și o anumită răbdare. Acest instructiv explică modul în care vă puteți construi propriul dvs. vârf care se plimba în aer ca un OZN.
Furnituri:
Pasul 1: Prezentare generală video
Pasul 2: Teorema lui Earnshaw
Ați încercat vreodată să levitiți un magnet cu ajutorul unui număr de alți magneți? Se pare foarte ușor: deoarece magneții se pot respinge unul pe celălalt, probabil că pot pune o grămadă de magneți în cerc, astfel încât să împingă în mod egal celălalt magnet spre centrul sistemului. Sau poate construi chiar și o sferă formată din magneți care ar suspenda un alt magnet în centru. Dar dacă este așa de ușor de ce este atât de dificil să construim trenuri care utilizează levitația magnetică? Dacă încercați aceste metode "ușoare" veți găsi că toate nu funcționează. De fapt, în 1842, matematicianul britanic Samuel Earnshaw a demonstrat că este imposibil să suspende un magnet regulat în spațiu, cu singurul ajutor al altor magneți obișnuiți plasați în jurul acestuia. Ei bine, el nu a dovedit exact acest lucru, dar asta rezultă din teorema sa originală. Dovada teoremei conține prea multe litere grecești pentru a le explica în această scurtă instrucțiune, așa că să avem încredere în acei tipi inteligenți, care triple au verificat-o și au găsit-o corectă.
Deci este imposibil să suspendăm un magnet în spațiu folosind doar o grămadă de alți magneți. Dar uitați-vă la film. Există un magnet mare ceramic inel și un alt magnet care este, de asemenea, un vârf. Și dacă mi-o voi întoarce cu grijă pe cel de-al doilea magnet deasupra primului, acesta va atârna cu adevărat în aer. Cum este posibil?! Să vorbim despre asta și alte câteva lacune în teorema lui Earnshaw și să construim de fapt câteva dispozitive magnetice de levitație. Va fi grozav!
Pasul 3: Lista de materiale
Este de fapt foarte ușor să construiți acest vârf levitant. Mai jos puteți găsi factura exactă pe care am folosit-o. Puteți să o utilizați ca referință pentru replicarea exactă a configurației mele:
* Magnetul mare este de fapt un teanc de doi magneți de 115x45x20mm: http://www.magnet4sale.com/ceramic-magnets-ring/
* Magnetul mic este luat dintr-un magnet de cupă de 1.42 ". Pentru a scoate un magnet ceramic din cupă, l-am pus în apă fierbinte timp de 20 de minute pentru a slăbi adezivul, apoi am fixat cu un șurubelniță și am scos afară așa cum este arătat în film și explicat mai departe în acest pas instructiv # 6.
În plus față de ceea ce am folosit
* Diblu de lemn de 6,56 mm (1/4 ") de la Michaels
* Banda de cauciuc și alamă (adică nemagnetice) de la Home Depot (Lowes are o selecție mai bună de șaibe de cauciuc, Home Depot are mai multe alama). De fapt, pentru această configurație exactă am folosit doar o mașină de spălat cu diametrul de 32 mm și o grosime de 1,3 mm. Toate celelalte șaibe de alamă nu erau necesare în versiunea finală.
* Container din plastic din dulap pentru a acoperi magnetul mare. Am folosit un recipient de 12 mm (1.5pt) de înaltă densitate de 68mm și 143mm în diametru de la Rubbermaid.
* Foaie de aluminiu sau plastic (adică nemagnetic) de la Lowes
* Banda electrică bună
Toate aceste configurații mi-au costat aproximativ 30 de dolari.
Pasul 4: Container din plastic ?! Serios?!!
Containerul din plastic este necesar pentru a proteja magneții una de cealaltă. Nu contează cât de atent sunteți topul va continua să cadă și în cele din urmă să lovească magnetul. De fiecare dată când se întâmplă acest lucru, așchii mici ascuțiți vor cădea pe magneți. În afară de acoperirea locului dvs. de muncă cu potențial periculos pentru electronice praf magnetic, acestea ruinează, de asemenea, toate eforturile dvs. pentru a regla fin de sus. Nu doriți acest lucru și cel mai bun mod de prevenire este acoperirea magnetului mare cu un recipient din plastic.
Pasul 5: Înălțimea are importanță
O altă funcție a recipientului din plastic este de a regla distanța dintre partea superioară și magnetul mare. După cum puteți vedea în videoclip, această distanță este foarte importantă pentru o rotire inițială reușită. Partea superioară a recipientului (plus foaia) trebuie să fie foarte aproape de poziția în care magnetul mare oprește respingerea vârfului și începe să-l atragă. De fapt, puteți chiar să mutați magnetul mic de-a lungul vârfului pentru a calibra precis această distanță. Dacă încercați să rotiți partea superioară a recipientului corect reglat, acesta se va stabiliza timp de 5-6 secunde și va fi complet rotit.
Pasul 6: Preluarea magnetului mai mic
Magnetul mai mic pe care l-am primit a fost într-o ceașcă de oțel. Pentru a extrage magnetul din cupă, l-am înmuiat în apă fierbinte timp de aproximativ 20 de minute, apoi am folosit o șurubelniță pentru a scoate și scoate magnetul.
Pasul 7: Faceți partea de sus
Utilizați diblul pentru a întoarce magnetul de disc mic într-un capăt. Am tăiat aproximativ 32 mm de pe diblu și l-am lustruit pe un capăt cu hârtie de șlefuit pentru a da ceva asemănător unei forme parabolice și pentru ao face mai lină.
Dacă respectați exact specificațiile de la rtfms.com, adăugați șaibe de cauciuc pentru a obține greutatea sa de aproximativ 12,5 grame. Asigurați-vă că ați pus un distanțier nemagnetic între vârf și scală, în caz contrar piesele metalice ale scării vor atrage magnetul și greutatea măsurată va fi inexactă. Vedeți videoclipul pentru detalii.
Pasul 8: Faceți baza
Deoarece folosesc doi magneți mai mici pentru baza, în loc de unul mare, acesta este pasul în care le stochez. Nu puneți unul singur pe altul - veți deteriora atât magneții, cât și degetele. În schimb, glisați magnetul de sus peste celălalt. Dacă acest lucru nu funcționează și magneții se resping reciproc, răsturnați unul dintre magneți și repetați încercarea. Puteți trece peste acest pas dacă aveți un magnet mare.
Acoperiți magnetul mare cu recipientul, puneți foaia de aluminiu deasupra și baza este gata.
Pasul 9: Reglați orientarea și înălțimea bazei
Acum este timpul pentru câțiva pași, cu o mulțime de text și fără imagini. Este foarte dificil să explici problemele dinamice cu textul static, deci verificați videoclipul la pasul # 1 pentru a vedea cum funcționează acest lucru.
Puneți o foaie plată din material nemagnetic pe partea superioară a recipientului din plastic și încercați să rotiți partea superioară. O bună șansă nu numai că va levita, ci și pe spin. Mai multe lucruri ar putea fi în neregulă cu ea:
* Magnetul mare este așezat cu capul în jos. Scoateți capacul și coborâți ușor partea superioară a acestuia. Dacă, în timp ce coborâți partea de sus, nu veți simți nimic, atunci vă simțiți ca partea de sus se află pe o pernă magnetică, atunci este partea greșită. Răsuciți magnetul mare peste. Acum, partea de sus simte o rezistență în timp ce îl coborâți, decât magnetul mare începe să-l tragă în interiorul găurii. Aceasta este orientarea corectă. Puneți capacul înapoi.
* În partea de sus este prea mare deasupra magnetului mare, așa că magnetul mare îl respinge și odată ce îl rotiți va dispărea instantaneu. Reduceți distanța de la vârf la magnetul mare prin ridicarea magnetului mare. Șaibele și cupele de sticlă vă vor ajuta să ridicați magnetul mare.
* Suprafața este prea mică deasupra magnetului mare, astfel încât magnetul mare atrage prea mult vârful și forța giroscopică nu este suficientă pentru ao menține drept. În acest caz, cade și cade imediat după ce îl eliberați. Trebuie să măriți distanța dintre vârf și magnet. Puteți face acest lucru prin ridicarea containerului din plastic de pe șaibele de sticle, de exemplu.
Poziția perfectă pentru partea de sus este ușor sub acest punct când magnetul mare oprește respingerea vârfului și începe să atragă. Reglați înălțimea magnetului sub recipientul din plastic, astfel încât partea superioară să fie situată exact în această poziție când încercați să o rotiți. Puteți, de asemenea, să mutați numai magnetul mic pentru a regla finisajul.
Rețineți că în această poziție este posibil să fie nevoie să împingeți puțin ușor partea superioară în jos în timp ce o rotiți. Dacă găsiți acest inconvenient, nu ezitați să micșorați puțin distanța dintre magneți.
De fapt, încă un lucru poate merge prost la rotire: viteza.
* Dacă rotiți topul prea lent, acesta va începe să se preceadă prea mult și va cădea prea repede
* Dacă rotiți vârful prea repede, acesta va începe să se preceadă chiar mai repede și să cadă prea.
* Spin top nu prea repede și nu prea lent. De fapt, porniți din partea lentă și continuați să măriți viteza până când ajungeți la viteza maximă, după care vârful merge nebun.
Pe lângă faptul că doar spinarea inițială a levitatiei magnetice stabilizate prin rotire funcționează numai la viteze cuprinse între 1000 și 3000 RPM (rotații pe minut). Deci, rotirea la vârf mai repede decât 3000RPM nu va ajuta să-l păstrați să zboare mai mult.
Odată ce ați poziționat corect partea de sus, ar trebui să puteți roti stabil pe foaie. De fapt, dacă sunteți norocos și răbdător, îl puteți poziționa într-un punct la care se va autostabiliza. Chiar dacă nu-l rotiți prea bine, se va îndrepta în cele din urmă.
Oh, și un lucru mai important este în cazul în care începeți să se rotească - ar trebui să se întâmple exact deasupra centrului magnetului mare, în caz contrar magnetul mic se va bate și nu se va roti deloc.
Pasul 10:
Este timpul să începeți faza a doua: acordul grosier. Începeți și ridicați încet foaia în sus, menținând nivelul. S-ar putea întâmpla câteva lucruri:
* Odată ce ai ridicat foaia, topul sare și pleacă. Aceasta înseamnă că partea superioară este prea ușoară, iar forța de gravitație nu este suficientă pentru a compensa forța de respingere magnetică. Adăugați o greutate în partea de sus. Șaibele din alama sunt cele mai grele, cele din cauciuc sunt mai ușoare. De asemenea, puteți șlefui șaibele pentru a ajusta greutatea acestora.
* Continuați să ridicați foaia, dar vârful nu scoate niciodată foaia. Vârful este prea greu și forța de respingere magnetică nu este suficientă pentru a compensa gravitația. Scoateți o șaibă din partea de sus. Dacă aceasta este ultima șaibă, înlocuiți-o cu cea mai ușoară. În cazul în care partea de sus nu va decola, chiar și fără șaibe, veți avea nevoie de un set mai puternic de magneți.
După adăugarea și scoaterea șaibelor în partea superioară, ar trebui să ajungeți la un punct atunci când vârful scoate foaia, încearcă să leviteze deasupra magnetului, dar după o jumătate de secundă se zbură. Dacă observați că zboară întotdeauna în aceeași direcție, atunci este timpul pentru faza 3: nivelare.
* Motivul pentru care topul zboară mereu în aceeași direcție se datorează faptului că câmpul magnetic al magnetului mare este net perfect. Destul de mult ca o minge se rostogolește pe dealul nostru de sus se rostogolește pe dealul magnetic. Nici măcar nu îl puteți face orizontal cu un nivel regulat, deoarece magnetul mare ar putea fi magnetizat neuniform. Trebuie să reglați nivelul magnetului mare până când vârful începe să zboare în direcții diferite. De asemenea, asigurați-vă că magnetul mare se află pe o suprafață fermă ca o masă. Covorul nu va funcționa, deoarece va trebui să scoți prea mult magnetul.
Adevărul este că, probabil, va trebui să faci faze 2 și 3 simultan, deoarece uneori este neclar de ce topul zboară atât de repede. Ar putea fi atât nivelul câmpului magnetic cât și greutatea.
Din nou, puteți pune șaibe sau altceva gros și, de preferință, nemagnetice sub magnetul mare, pentru ao alinia. Puteți folosi chiar un Arduino ca un shim dacă doriți să implicați un microcontroler în acest proiect :)
Pasul 11: Reglați greutatea
În acest moment, aproape totul funcționează excelent, cu excepția faptului că partea de sus nu este încă în stare să leviteze pe măsură ce zboară. Timpul pentru faza 4: ajustarea finală finală.
* Continuați să adăugați greutatea topului. Trebuie să adăugați greutăți mici în partea de sus. Greutățile de reglare fină sunt, de fapt, atât de mici, încât șaibele nu mai funcționează. Vorbim despre precizia de 0,1g (0,004oz). Cel mai bun candidat pentru ajustarea greutății este banda electrică. Păstrați lipicioase bucăți de bandă electrică până când topul nu mai zboară.
* Dacă într-un anumit punct vârful levitates pentru câteva secunde decât cade jos - scoateți o bandă, taiați-l în jumătate și lipiți o jumătate înapoi.
Folosind banda electrica poti construi un top care va levita timp de un minut sau doi. O problemă cu aceasta este aerodinamica rău a benzilor de bandă. Odată ce ați dat seama de greutatea finală este probabil o idee bună să înlocuiți cu o grămadă de șaibe de alamă. Acest lucru va crește timpul de zbor până la 5 minute (bine, 2-3 minute este un timp mai realist).
Un lucru mai important este că întregul top ar trebui să fie foarte ferm. Nici un fel de piese nu ar trebui să fie unsecured sau wobbly. Utilizați lipici nebun, dacă este necesar, dar face să se simtă ca o piesă solidă.
Pasul 12: Îți uimi prietenii!
Dacă ați terminat toată această nebunie de reglaj fin, este timpul să vă apelați prietenii rapid și să-i uimiți. Fă repede! Problema este că efectul este foarte instabil. Odată ce temperatura se schimbă în cameră, va trebui să reduceți reglarea fină. Umiditatea sa schimbat? Același lucru. Cineva a pus foarfece în apropiere? Reglați-o din nou. Sau deplasați foarfeca departe, orice este mai ușor :)
Faptul că acest tip de levitație magnetică este atât de instabil reduce foarte mult utilitatea sa. Practic, pe lângă oamenii uimitori, nu poți să faci prea mult cu asta. În viitoarele instrucables vă voi explica cum să construiți dispozitive de levitație mai practice, deci votați, urmați, cum ar fi, abonați și păstrați DIYing!
Dacă vă place acest Instrucable, vă rugăm să verificați celelalte instrucțiuni. Vă mulțumim pentru citire și vizionare!
Alergător în
Lansați-l! Provocare
