Ne, noben Photoshop in nobena ribiška vrvica sta bila uporabljena za to sliko, samo 100% čista fizika in nekaj potrpljenja. Ta navodila pojasnjujejo, kako lahko zgradite svoj vrh, ki lebdi v zraku kot UFO.
Dobave:
1. korak: Pregled videoposnetkov
Korak 2: Earnshaw-jeva teorema
Ste kdaj poskusili levitirati magnet s pomočjo drugih magnetov? Zdi se zelo enostavno: ker se magneti med seboj odbijajo, boste verjetno lahko v krog postavili veliko magnetov, da bodo enak magnet potisnili proti središču sistema. Ali pa morda celo zgradite kroglo, izdelano iz magnetov, ki bi zadržala drug magnet v sredini. Ampak, če je to tako enostavno, zakaj je tako težko zgraditi vlake, ki uporabljajo magnetno levitacijo? Če poskusite s temi »lahkimi« metodami, boste ugotovili, da vsi ne delujejo. Pravzaprav je leta 1842 britanski matematik Samuel Earnshaw dokazal, da je dejansko nemogoče ustaviti običajen magnet v vesolju s samo pomočjo drugih rednih magnetov, ki so statično nameščeni okoli njega. No, ni točno dokazal tega, vendar to izhaja iz njegovega izvirnega izreka. Dokaz teorema vsebuje preveč grških črk, ki jih lahko pojasnimo v tem kratkem navodilu, zato zaupajmo le tistim pametnim fantom, ki so ga trikrat preverili in ugotovili, da so pravilni.
Torej je nemogoče zadržati magnet v vesolju z uporabo samo nekaj drugih magnetov. Vendar pa si oglejte video. Obstaja velik obročni keramični magnet in še en magnet, ki je tudi vrh. In če natančno zavrtim drugi magnet nad prvim, bo res visel v zraku. Kako je to mogoče?! Govorimo o tem in nekaj drugih vrzelih v Earnshawovi teoremi in dejansko zgradimo nekaj naprav za magnetno levitacijo. To bo kul!
3. korak: Gradivo
Pravzaprav je zelo enostavno zgraditi ta levitirajoči vrh. Spodaj lahko najdete natančne podatke o materialih, ki sem jih uporabil. Uporabite ga lahko kot referenco za podvajanje natanko moje konfiguracije:
* Veliki magnet je pravzaprav kup dveh magnetov velikosti 115x45x20mm: http://www.magnet4sale.com/ceramic-magnets-ring/
* Majhen magnet je vzet iz magneta z 1,42 42 skodelice. Če želite vzeti keramični magnet iz skodelice, ga damo v vročo vodo za 20 minut, da se zlepi lepilo, nato pa z izvijačem in izvlečem, kot je prikazano na videu, in pojasnimo v nadaljevanju tega koraka # 6.
Poleg tega sem uporabil
* 6.56mm (1/4 ″) leseni moznik iz Michaelsa
* Skupina gumijastih in medeninastih podložk iz Home Depot (Lowes ima boljšo izbiro gumijastih podložk, Home Depot ima več medeninastih podložk). Za to natančno nastavitev sem uporabil samo eno podložko s premerom 32mm in debelino 1.3mm. Vse druge medeninaste podložke v končni verziji niso bile potrebne.
* Plastična posoda iz omare za pokrivanje velikega magneta. Uporabil sem 68mm visok in 143mm premer posoda # 12 (1.5pt) od Rubbermaida.
* Aluminijska ali plastična (tj. Nemagnetna) plošča podjetja Lowes
* Dober električni trak
Vse to mi je stalo približno 30 dolarjev.
Korak 4: Plastični zabojnik ?! Resno? !!
Plastični vsebnik je potreben za zaščito magnetov drug od drugega. Ne glede na to, kako pazljivi ste, bo vrh še vedno padal in sčasoma udaril magnet. Vsakič, ko se to zgodi, bodo z magneta padli majhni ostri čipi. Poleg pokrivanja vašega delovnega mesta s potencialno nevarnim magnetnim prahom elektronike uničijo tudi vsa vaša prizadevanja za fino nastavitev vrha. Tega ne želite in najboljši način, da ga preprečite, je, da pokrijete velik magnet s plastično posodo.
Korak 5: Višina je pomembna
Druga funkcija plastične posode je, da nastavite razdaljo med vrhom in velikim magnetom. Kot lahko vidite v videu, je ta razdalja zelo pomembna za uspešno začetno predenje. Zgornji del posode (plus list) mora biti zelo blizu položaja, kjer veliki magnet preneha odbijati vrh in ga začne privlačiti. Pravzaprav lahko premaknete majhen magnet vzdolž zgornjega stebla, da natančno umerite to razdaljo. Če skušate zavrteti vrh nad pravilno nastavljeno posodo, se bo dejansko stabilizirala za 5-6 sekund in se vrtela povsem naravnost.
6. korak: Pridobivanje manjšega magneta
Manjši magnet, ki sem ga dobil, je bil znotraj jeklene skodelice. Da bi izvlekel magnet iz skodelice, sem ga približno 20 minut namočil v vročo vodo, nato pa z izvijačem odstranil magnet.
7. korak: Na vrh
Uporabite moznik, da zavrtite magnet z majhnim diskom v vrh. Odrežem približno 32 mm od zatika in poliram en konec z brusilnim papirjem, da mu dam nekaj podobnega kot parabolična oblika in jo naredim bolj gladko.
Če natančno upoštevate specifikacije rtfms.com, dodajte gumijasto podložko, ki bo težo približno 12,5 gramov. Poskrbite, da boste med vrh in lestvico namestili nemagnetni distančnik, sicer bodo kovinski deli lestvice privabili magnet in izmerjena teža bo netočna. Podrobnosti si oglejte v videoposnetku.
8. korak: Naredite bazo
Ker uporabljam dva manjša magneta za bazo namesto enega velikega, je to korak, kjer jih zlagam. Ne postavljajte samo enega na drugega - poškodovali boste tako magnete kot prste. Namesto tega povlecite zgornji magnet na drugo. Če to ne deluje in se magneti medsebojno odbijajo, nato obrnite enega od magnetov in ponovite poskus. Ta korak lahko preskočite, če imate en velik magnet.
Pokrijte velik magnet z vsebnikom, položite aluminijasto folijo na vrh in vaša baza je pripravljena.
9. korak: Prilagodite usmerjenost in višino osnove
Zdaj je čas za nekaj korakov z veliko besedila in brez slik. To je res težko razložiti dinamične težave s statičnim besedilom, zato preverite videoposnetek v koraku # 1, da vidite, kako to deluje.
Na plastično posodo položite ravno pločevino iz nemagnetnega materiala in poskusite vrniti vrh. Dobra možnost je, da ne le levitirajo, ampak se vrtijo. Z njo lahko nekaj ni v redu:
* Veliki magnet je postavljen na glavo. Odstranite pokrov in počasi spustite vrh. Če, medtem ko spuščate vrh, ne boste čutili ničesar, potem se počutite, da je vrh sedel na magnetni blazini, potem je na napačni strani. Obrnite velik magnet nad. Zdaj vrh čuti odpor, medtem ko ga spuščate, kot velik magnet začne vleči v luknjo. To je prava usmeritev. Postavite pokrov nazaj.
* Vrh je previsok nad velikim magnetom, zato ga velik magnet odbija in ko ga zavrtite, bo takoj odletel. Z dvigom velikega magneta zmanjšajte razdaljo od vrha do velikega magneta. Podložke in skodelice za steklenice vam bodo pomagale dvigniti velik magnet.
* Vrh je preveč nizek nad velikim magnetom, tako da velik magnet privlači vrh preveč in giroskopska sila ni dovolj, da ostane naravnost. V tem primeru pade in pade takoj po sprostitvi. Potrebno je povečati razdaljo med vrhom in magnetom. To lahko storite tako, da dvignete plastično posodo na podložke steklenic za steklenice, na primer.
Popoln položaj za vrh je nekoliko pod to točko, ko veliki magnet preneha odbijati vrh in začne privlačiti. Prilagodite višino magneta pod plastično posodo, tako da bo vrh nameščen točno na tem položaju, ko ga boste skušali zavrteti. Prav tako lahko majhen magnet premaknete zgolj na zgornji steber in tako prilagodite nastavitev.
Upoštevajte, da boste morali v tem položaju rahlo potisniti zgornji del navzdol, medtem ko ga vrtite. Če se vam zdi to neprijetno, lahko malo zmanjšate razdaljo med magneti.
Pravzaprav lahko še ena stvar gre narobe z vrtenjem: hitrostjo.
* Če zavrtite vrh prepočasi, se bo preveč začel predoblikovati in preveč hitro padel
* Če zavrtite vrh prehitro, se bo začelo predoblikovati še hitreje in preveč padati.
* Zavrtite vrh ne prehitro in ne prepočasi. Pravzaprav začnite s počasno stranjo in povečujte hitrost, dokler ne dosežete najvišje hitrosti, po kateri vrh postane nor.
Poleg samo začetnega vrtenja deluje magnetna levitacija s stabilizacijo vrtenja le pri hitrosti med 1000 in 3000 vrt / min (vrtljaji na minuto). Torej vrtenje vrha hitreje kot 3000 RPM ne bo pripomoglo, da ostane daljši.
Ko pravilno postavite vrh, bi se lahko stabilno vrtela na ponjavo. Če ste srečni in potrpežljivi, ga lahko postavite v točko, v kateri se bo samo-stabilizirala. Tudi če ga zavrtite ne preveč dobro, se bo sčasoma zravnal.
In še ena pomembna stvar je, kje se začne vrteti - to naj bi se zgodilo točno nad središčem velikega magneta, sicer bo majhen magnet padel in se sploh ne vrtel.
Korak 10:
Čas je za začetek druge faze: groba nastavitev. Počasi in vztrajno dvignite list navzgor in ohranite raven. Lahko se zgodi več stvari:
* Ko ste list dvignili, zgornji skoki in odleti. To pomeni, da je vrh preveč svetel in gravitacijska sila ni dovolj za kompenzacijo sile magnetnega odbijanja. Dodajte nekaj teže na vrh. Medeninaste podložke so najtežje, gumijaste pa lažje. Podložke lahko tudi obrusite, da prilagodite njihovo težo.
* Še vedno dvigujete list, vendar vrh nikoli ne odstrani ponjave. Zgornji del je pretežak in magnetna sila odbijanja ni dovolj za kompenzacijo gravitacije. Odstranite podložko z vrha. Če je to zadnja, potem jo zamenjajte z lažjo. Če vrh ne bo vzletel celo brez podložk, boste potrebovali močnejši komplet magnetov.
Po dodajanju in odstranjevanju podložk na vrh morate doseči točko, ko zgornji del vzame list, poskuša lebdeti na vrhu magneta, po pol sekundi pa odleti. Če opazite, da vedno leti v isto smer, je čas za fazo 3: izravnavanje.
* Razlog, da vrh vedno odleti v isto smer, je zato, ker je magnetno polje velikega magneta popolnoma čisto. Precej podobno kot se krogla pomika po hribu, se naš vrh zvija po magnetnem hribu. Prav tako ne morete narediti vodoravne s pravilno ravnjo, saj je velik magnet lahko neenakomerno magnetiziran. Morate še naprej prilagajati velik magnetni nivo, dokler vrh ne začne leteti v različnih smereh. Prav tako se prepričajte, da velik magnet stoji na trdni površini, kot je miza. Preproga ne bo delovala, saj boste magnet morali preveč pogosto odlagati.
Resnica je, da boste verjetno morali opraviti fazo 2 in 3 hkrati, saj je včasih nejasno, zakaj vrh tako hitro odleti. Lahko sta stopnja magnetnega polja in teža.
Spet lahko pod velik magnet postavite podložke ali še nekaj debelega in raje nemagnetnega, da bi ga izravnali. Arduino lahko uporabite tudi kot podložko, če želite v ta projekt vključiti mikrokrmilnik :)
11. korak: Prilagodite težo
Na tej točki skoraj vse deluje odlično, razen da vrh še vedno ne more leviti, ko odleti. Čas za fazo 4: končno izboljšanje.
* Nadaljujte z dodajanjem teže vrha. Na vrh morate dodati majhne uteži. Fina nastavitvena uteži so tako majhne, da podložke ne delujejo več. Govorimo o natančnosti 0,1 g (0.004oz). Najboljši kandidat za prilagoditev teže je električni trak. Držite majhne koščke električnega traku, dokler vrh ne preneha leteti.
* Če na določenem mestu vrh lebdi za nekaj sekund, potem pade dol - vzemite trak, ga narežite na pol in ga pritrdite nazaj.
Z uporabo električnega traku lahko zgradite vrh, ki bo levitiral minuto ali dve. Eden od problemov je slaba aerodinamika tračnih trakov. Ko ste ugotovili končno težo, je verjetno dobro zamenjati embalažo s kupom medeninastih podložk. To bo povečalo čas letenja na 5 minut (dobro, 2-3 minute je bolj realističen čas).
Še ena pomembna stvar je, da mora biti celoten vrh zelo trden. Nobeni kosi ne smejo biti nezavarovani ali napeti. Uporabite noro lepilo, če je potrebno, vendar se počutite kot eno trdno kos.
12. korak: Zadivite svoje prijatelje!
Če dokončate vso to noro, je čas, da svoje prijatelje hitro pokličete in jih navdušite. Naredi to hitro! Problem je, da je učinek zelo nestabilen. Ko se temperatura v sobi spremeni, boste morali zmanjšati fino nastavitev. Vlažnost se je spremenila? Ista stvar. Nekdo je dal škarje v bližini? Ponovno ga nastavite. Ali pa odstranite škarje, kar je lažje :)
Dejstvo, da je ta vrsta magnetne levitacije tako nestabilna, močno zmanjša njeno uporabnost. V bistvu poleg neverjetnih ljudi ne morete narediti veliko z njim. V prihodnjih navodilih bom razložil, kako zgraditi bolj praktične naprave za lebdenje, zato glasujte, sledite, všeč, naročite in obdržite DIYing!
Če vam je všeč ta Instructable, prosim preverite moje druge napotke. Hvala za branje in gledanje!
Tekmovalec v
Zaženi! Izziv
