과학자들은 고전 물리학을 넘어 자기 부상의 미스터리를 풀었습니다.

덴마크 기술대학교(DTU)의 과학자들이 새로 발견된 자석 부상 현상의 기본 물리학을 확인했습니다.

2021년 터키의 한 과학자는 모터에 자석을 부착하여 모터를 빠르게 회전시키는 실험을 자세히 설명하는 논문을 발표했습니다. 이 장치를 두 번째 자석에 가까이 가져가자 두 번째 자석이 회전하기 시작했고 갑자기 몇 센티미터 떨어진 고정 위치에서 맴돌았습니다.

자기 부상은 새로운 것이 아니지만(아마도 가장 유명한 예는 양력과 추진력에 강한 자기력을 사용하는 자기 부상 열차일 것입니다) 이 현상은 고전 물리학이나 적어도 어떤 고전 물리학에서도 설명되지 않았기 때문에 물리학자들을 당혹스럽게 만들었습니다. . 자기 부상의 알려진 메커니즘.

자기 부상은 266Hz의 주파수로 자석을 회전시키는 Dremel 도구를 사용하여 시연됩니다. 회전 자석의 크기는 7 x 7 x 7 mm3이고 부동 자석은 6 x 6 x 6 mm3입니다. 이 비디오는 논문에 설명된 물리학을 보여줍니다. 신용: DTU.

그러나 지금은 그렇습니다. DTU Energy의 교수인 Rasmus Björk는 Okkar의 실험에 매료되어 정확히 무슨 일이 일어나고 있는지 알아내면서 석사과정 학생인 Joachim M. Hermansen과 함께 실험을 재현하기 시작했습니다. 복제는 쉬웠고 기성 구성 요소를 사용하여 수행할 수 있었지만 물리학은 이상하다고 Rasmus Björk는 말합니다.

“자석은 서로 가까이 있을 때 공중에 떠 있어서는 안 됩니다. 일반적으로 서로 끌어당기거나 밀어냅니다. 하지만 자석 중 하나를 회전시키면 이러한 공중 부양이 가능하다는 것이 밝혀졌습니다. 그리고 그게 이상한 부분입니다. 자석에 가해지는 힘 단지 “그들 중 하나를 회전시켰기 때문에 운동과 자기력 사이에 결합이 있는 것 같습니다.”라고 해서 변경되어서는 안 됩니다.

그 결과는 최근 저널에 게재되었습니다. 응용물리학 복습.

물리학을 확인하기 위한 여러 실험

실험에는 서로 다른 크기의 여러 자석이 포함되었지만 원리는 동일했습니다. 자석을 매우 빠르게 회전시킴으로써 연구원들은 “부유 자석”이라고 불리는 근처의 다른 자석이 자석에 빠르게 달라붙으면서 어떻게 같은 속도로 회전하기 시작하는지 관찰했습니다. 그것이 머물렀던 위치.

그들은 부동 자석이 제 위치에 고정될 때 회전축에 가깝게 그리고 회전 자석과 유사한 극을 향해 방향이 지정된다는 것을 발견했습니다. 예를 들어, 부유 자석의 북극 그림자는 회전하면서 고정 자석의 북극을 가리킵니다.

이는 정자기 시스템이 어떻게 작동하는지 설명하는 정자기 법칙에 기초하여 예상되는 것과 다릅니다. 그러나 공동저자이자 박사과정 학생인 Frederick L. Dorhus는 이 현상을 시뮬레이션했습니다. 그들은 호버 역학에 대한 자석 크기의 중요한 영향을 관찰했습니다. 작은 자석은 더 큰 관성과 더 높이 날아가기 때문에 리프트를 위해 더 높은 회전 속도가 필요합니다.

“부동 자석이 회전 자석과 정렬되기를 원하지만 그렇게 할 만큼 빠르게 회전할 수는 없다는 것이 밝혀졌습니다. 이 결합이 유지되는 한 그것은 공중에 떠 있거나 공중에 떠 있을 것입니다.”라고 Rasmus Bjork는 말합니다.

“회전하는 팽이에 비유할 수 있습니다. 회전할 때에만 일어설 수 있지만 회전에 의해 위치가 고정됩니다. 회전이 에너지를 잃을 때만 중력이 작용합니다. 우리의 경우에는 밀고 당기는 힘이 작용합니다. 자석 – 평형을 극복할 만큼 충분히 커집니다.”

참조: Joachim Marko Hermansen, Frederik Laust-Dorhus, Kathrin Frandsen, Marco Piligia, Christian R.H. Bahl 및 Rasmus Björk의 “교차 자기 부상”, 2023년 10월 13일, 물리적 검토가 적용되었습니다..
DOI: 10.1103/PhysRevApplied.20.044036