Войти
Куб магнит парящий над сверхпроводящим материалом ( известный как эффект Мейснера )Левитация (от латинского levitas "lightne ss ") - это процесс, при котором объект удерживается в воздухе без механической поддержки в устойчивом положении.
Левитация достигается за счет создания направленной вверх силы, которая противодействует притяжению силы тяжести (по отношению к гравитации на земле), плюс меньшая стабилизирующая сила, которая толкает объект в сторону исходного положения всякий раз, когда он находится на небольшом расстоянии от этого исходного положения. Сила может быть фундаментальной силой, такой как магнитная или электростатическая, или она может быть реактивной силой, такой как оптическая, плавучая, аэродинамическая или гидродинамическая.
Левитация исключает плавание на поверхности жидкость, потому что жидкость обеспечивает прямую механическую поддержку. Левитация исключает парящий полет насекомых, колибри, вертолетов, ракет и воздушных шаров, поскольку объект создает свою собственную силу противодействия гравитации.
Левитация (на Земле или любом планетоиде) требует направленная вверх сила, которая компенсирует вес объекта, так что объект не падает (ускоряется вниз) или не поднимается (ускоряется вверх). Для позиционной стабильности любое небольшое смещение левитирующего объекта должно приводить к небольшому изменению силы в противоположном направлении. небольшие изменения силы могут быть выполнены с помощью градиентного поля (полей) или с помощью активного регулирования. Если объект потревожить, он может колебаться вокруг своего конечного положения, но его движение в конечном итоге уменьшится до нуля из-за эффектов затухания . (В турбулентном потоке объект может бесконечно колебаться.)
Техника левитации - полезный инструмент в физических исследованиях. Например, методы левитации полезны для исследования свойств высокотемпературных расплавов, потому что они устраняют проблему реакции с контейнерами и допускают глубокое переохлаждение расплавов. Бесконтейнерные условия могут быть достигнуты путем противодействия гравитации с помощью силы левитации вместо того, чтобы позволить всему эксперименту свободно падать.
a высокотемпературный сверхпроводник левитирует над магнитом Магнитная левитация - это наиболее часто встречающаяся и используемая форма левитации.
Диамагнитные материалы обычно используются в демонстрационных целях. В этом случае возвращающая сила возникает от взаимодействия с экранирующими токами . Например, сверхпроводящий образец, который можно рассматривать либо как идеальный диамагнетик, либо как идеально твердый сверхпроводник, легко левитирует в окружающем внешнем магнитном поле. Сверхпроводник сначала сильно нагревается, затем охлаждается жидким азотом, чтобы парить над диамагнетиком. В очень сильном магнитном поле с помощью диамагнитной левитации левитировали даже маленькие живые животные.
Можно левитировать пиролитический графит, помещая его тонкие квадраты над четырьмя кубическими магнитами, при этом северные полюса образуют одну диагональ, а южные полюса - другую диагональ. Исследователи даже успешно подняли (немагнитные) жидкие капли, окруженные парамагнитными жидкостями. Процесс такой обратной магнитной левитации обычно называют эффектом Магнито-Архимеда.
Магнитоподъемный поезд, отправляющийся из международного аэропорта Шанхай Пудун по первой в мире коммерческой высокоскоростной линии на магнитной подвеске. Магнитная левитация разрабатывается для использования в транспортных системах. Например, Maglev включает поезда, которые левитируют большим количеством магнитов. Из-за отсутствия трения на направляющих они работают быстрее, тише и плавнее, чем системы общественного транспорта на колесах.
Электродинамическая подвеска использует магнитные поля переменного тока.
При электростатической левитации электрическое поле используется для противодействия гравитационной силе. Некоторые пауки стреляют шелком в воздух, чтобы управлять электрическим полем Земли.
При аэродинамической левитации левитация достигается за счет плавания объекта в потоке газа, создаваемого объектом или воздействующего на объект. Например, мяч для пинг-понга можно левитировать потоком воздуха из пылесоса, установленного на «дуть». При наличии достаточной тяги с помощью этого метода можно левитировать очень большие объекты.
Этот метод позволяет левитацию объекта против силы тяжести, перемещая его по тонкой газовой пленке, образованной потоком газа. через пористую мембрану. С помощью этой техники высокотемпературные расплавы можно очистить от загрязнения и переохладить. Типичный пример в общем использовании включает аэрохоккей, где шайба поднимается тонким слоем воздуха. Корабли на воздушной подушке также используют эту технику, создавая под собой большие области воздуха под высоким давлением.
Акустическая левитация использует звуковые волны для создания левитирующей силы.
Оптическая левитация - это техника, при которой материал левитирует против направленной вниз силы тяжести восходящей силой, исходящей от фотона импульса перенос (радиационное давление ).
Газы под высоким давлением могут иметь плотность, превышающую плотность некоторых твердых веществ. Таким образом, их можно использовать для левитации твердых объектов за счет плавучести. Благородные газы предпочтительны из-за их нереактивности. Ксенон - самый плотный нерадиоактивный благородный газ, 5,894 г / л. Ксенон был использован для левитации полиэтилена при давлении 154 атм.
Ученые открыли способ левитации сверхмалых объектов, манипулируя так называемой силой Казимира, которая обычно заставляет объекты слипаться из-за предсказанных сил по квантовой теории поля. Однако это возможно только для микротел.
Магнитная левитация используется для приостановки поездов, не касаясь рельсов. Это позволяет достичь очень высоких скоростей и значительно снижает требования к техническому обслуживанию гусениц и транспортных средств, так как происходит небольшой износ. Это также означает отсутствие трения, поэтому единственная сила, действующая против него, - это сопротивление воздуха.
Диамагнитная левитация живой лягушки. Ученые левитировали лягушек, кузнечиков и мышей с помощью мощных электромагнитов, использующих сверхпроводники, создавая диамагнитное отталкивание воды в организме. Поначалу мыши вели себя сбитыми с толку, но примерно через четыре часа адаптировались к левитации, не испытывая немедленных болезненных эффектов.
Словарь определения левитация в Викисловаре
