XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Левитация
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
I. Введение
Однажды в интернете я наткнулся на волчок, который, вращаясь, способен «зависать» в воздухе над специальной коробкой, образующей магнитную подушку.
Представьте, как было бы интересно человеку парить в воздухе… Мне стало любопытно, если возможно преодоление гравитации, то, благодаря какому явлению или технологии.
Цель моей работы: выяснить, возможно ли преодолеть гравитацию, и если да, то как.
Для этого необходимо решить следующие задачи:
Выяснить название и условия необычного явления;
Провести эксперимент, моделирующий рассматриваемое явление;
Выяснить перспективы развития науки в этом направлении.
Методы
Изучение информации
Проведение опытов
Выводы
Гипотеза
Я предположил, что преодоление гравитации возможно в домашних условиях.
I.Основная часть
Что такое левитация
Из книги «Гравитация. Почему яблоко всегда падает на землю?» Ын Хи Ли я узнал, что существует гравитация, то есть земное тяготение. Закон о земном притяжении сформулировал великий английский ученый Исаак Ньютон.
Но, оказывается, существуют технологии, помогающие преодолеть гравитацию. В этом направлении активно работают современные учёные.
Из Википедии я узнал, чтопреодоление гравитации, при котором субъект или объект пари́т в пространстве (левитирует), не касаясь поверхности твёрдой или жидкой опоры, называется ЛЕВИТАЦИЕЙ. Левитацией не считается полёт, совершаемый за счёт отталкивания от воздуха, как у насекомых, птиц или рукокрылых.
В журнале Новости науки описаны условия левитации. Для левитации необходимо наличие силы, компенсирующей силу тяжести
Виды левитации
Существуют разные виды левитации.
Аэродинамическая. Когда предмет парит за счет подъемной силы струи воздуха.
Акустическая. Основана на образовании в воздухе стоячих волн.
Оптическая. Преодоление гравитации за счет светового давления.
Электростатическая. Происходит за счёт отталкивания одинаковых зарядов.
Магнитная, диамагнитная или с использованием сверхпроводников (квантовая).
Диамагнитная левитация
Р ассмотрим диамагнитную левитацию.
Диамагнетики — вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля.
Диамагнитная левитация - тип левитации в сильном магнитном поле тела, содержащего в себе диамагнетик, например, воду. В очень сильных магнитных полях способны левитировать почти любые предметы. Вот, к примеру, лягушка левитирующая внутри круглого электромагнита.
К диамагнетикам относятся азот, водород, медь, золото, серебро, а также многие, как органические, так и неорганические, соединения. Человек в магнитном поле ведет себя как диамагнетик.
Аэродинамическая левитация
Для демонстрации аэродинамической левитации нам понадобятся: сода уксус и мыльные пузыри.
Известно, что при реакции соды и уксуса выделяется углекислый газ, поток которого в нашем случае направлен против силы тяжести. И уравновешивает ее.
Магнитная левитация
Для демонстрации магнитной левитации нам понадобятся: опорная плита, 6 магнитов, перегородка, стержень.
Вставим перегородку в щель на опорной плите.
Возьмем 4 магнита и вставим их в четыре щели на опорной плите красными сторонами к перегородке.
Наденем 2 магнита на стержень красной стороной к перегородке.
Аккуратно поместим стержень над опорной плитой.
Так как одинаковые полюса магнитов отталкиваются друг от друга – стержень парит.
Поезд на магнитной подушке
Магнитная левитация лежит в основе работы поезда на магнитной подушке. Попробуем смоделировать работу поезда на магнитной подушке.
В ставим 3 магнита красной стороной вниз в три щели на нижней стороне опорной плиты. Перевернем опорную плиту обратно.
Вставим кабину в щель на опорной плите.
Возьмем еще два магнита и развернем их красными сторонами друг к другу. Прикрепим их к оси.
Возьмем еще два магнита. Будем держать их так, чтобы красные стороны были повернуты лицом к концам кабины. Теперь начнем быстро двигать один из магнитов вперед и назад.
Снова в действие вступает сила отталкивания. Магниты, спрятанные под опорной плитой, отталкивают магниты на оси, и ось подвисает в воздухе. Магниты – колеса создают горизонтально направленную силу, которая двигает ось вперед и назад.
Так что же такое поезд на магнитной подушке?
П оезд на магнитной подушке, магнитопла́н или маглев (от англ. magnetic levitation «магнитная левитация») — это поезд, удерживаемый над полотном дороги, движимый и управляемый силой электромагнитного поля. Такой состав, в отличие от традиционных поездов, в процессе движения не касается поверхности рельса. Скорость, такого поезда достигает 603 км/ч.
II.Заключение
Использование левитации открывает широкие перспективы для развития технологий и создания более совершенных технических средств. Ведутся разработки по использованию акустической левитации для транспортировки небольших твёрдых и жидких тел, в частности жидких лекарств. Наибольшего успеха на сегодняшний день исследователи и инженеры добились в изучении магнитной левитации.
Я узнал, что такое левитация с точки зрения физики и познакомился с различными ее видами. Выяснил, в каких отраслях уже применяют явление левитации, а в каких ведутся исследования по его использованию. В ходе эксперимента я смог воспроизвести два вида левитации – аэродинамическую и магнитную.
Исходя из всего изложенного, можно сделать вывод, что преодоление гравитации возможно в домашних условиях. Таким образом, моя гипотеза подтвердилась.
Я уверен, что левитация может внести большой вклад в сохранение окружающей среды и поиск путей экономии ценных природных ресурсов.
III.Источники информации
Hi-News.ru
Википедия https://ru.wikipedia.org/
https://static.steamtoys.ru/
«Гравитация. Почему яблоко всегда падает на землю?» Ын Хи Ли
http://globalphysics.ru/ - физика от А до Я.
http://www.dailytechinfo.org/ - интернет-журнал, посвященный новым технологиям.
http://allforchildren.ru/why/ - электронная энциклопедия Почемучка.
http://rusmaglev.com/ - сайт кластера «Российский маглев».