Tidak, tidak ada Photoshop dan tiada garis memancing yang digunakan untuk membuat gambar ini, hanya 100% fizik tulen dan kesabaran. Pengajaran ini menerangkan bagaimana anda boleh membina kedudukan anda sendiri di udara seperti UFO.
Bekalan:
Langkah 1: Tinjauan Video
Langkah 2: Teorem Earnshaw
Adakah anda pernah cuba untuk menggerakkan magnet dengan bantuan sekumpulan magnet lain? Nampaknya sangat mudah: kerana magnet boleh menangkis satu sama lain, anda mungkin boleh meletakkan sekumpulan magnet di bulatan supaya mereka sama-sama menolak magnet lain ke arah pusat sistem. Atau mungkin juga membina sfera yang diperbuat daripada magnet yang akan menggantung magnet lain di tengah. Tetapi jika itu begitu mudah mengapa ia begitu sukar untuk membina kereta api yang menggunakan levitation magnetik? Jika anda mencuba kaedah "mudah" ini, anda akan mendapati mereka semua tidak berfungsi. Malah kembali pada tahun 1842 ahli matematik Britain Samuel Earnshaw membuktikan bahawa ia adalah mustahil untuk menggantung magnet biasa di angkasa dengan bantuan tunggal magnet biasa lain secara statik diletakkan di sekelilingnya. Baik dia tidak membuktikan dengan tepat, tetapi ini mengikuti teorem asalnya. Bukti teorem mengandungi terlalu banyak huruf Yunani untuk menerangkannya dalam pengajaran yang singkat ini, jadi mari kita percayai orang pintar yang telah memeriksanya dan mendapatinya betul.
Oleh itu, adalah mustahil untuk menggantung magnet di ruang angkasa menggunakan sekumpulan magnet lain. Tapi lihatlah video itu. Terdapat magnet seramik cincin besar dan magnet lain yang juga merupakan bahagian atas. Dan jika saya dengan hati-hati berputar magnet kedua di atas yang pertama ia akan benar-benar tergantung di udara. Bagaimana mungkin ?! Mari kita bercakap tentang ini dan beberapa kelemahan lain dalam Teorem Earnshaw dan sebenarnya membina beberapa peranti pengangkut magnetik. Ini akan menjadi sejuk!
Langkah 3: Rang Undang-Undang Bahan
Ia sebenarnya sangat mudah untuk membina levitating ini. Di bawah ini anda boleh mencari bil bahan yang saya gunakan. Anda boleh menggunakannya sebagai rujukan untuk meniru dengan tepat konfigurasi saya:
* Magnet besar sebenarnya adalah timbunan dua magnet 115x45x20mm: http://www.magnet4sale.com/ceramic-magnets-ring/
* Magnet kecil diambil dari magnet "1.42". Untuk mengambil magnet seramik dari cawan saya memasukkannya ke dalam air panas selama 20 minit untuk melonggarkan gam, kemudian pried dengan pemandu skru dan ditarik keluar seperti ditunjukkan dalam video dan dijelaskan lebih lanjut dalam langkah yang boleh dipandu ini # 6.
Di samping itu saya gunakan
* 6.56mm (1/4 ") kayu dowel dari Michaels
* Sekumpulan penyadur getah dan tembaga (iaitu bukan magnet) dari Home Depot (Lowes mempunyai pemilihan mesin getah yang lebih baik, Home Depot mempunyai lebih banyak tembaga). Malah untuk persediaan yang tepat ini saya menggunakan hanya satu mesin basuh dengan diameter 32mm dan ketebalan 1.3mm. Semua pencuci tembaga lain tidak diperlukan dalam versi akhir.
* Bekas plastik dari almari anda untuk menampung magnet yang besar. Saya menggunakan kontena diameter 68mm tinggi dan diameter 143mm # 12 (1.5pt) dari Rubbermaid.
* Lembaran aluminium atau plastik (iaitu bukan magnet) daripada Lowes
* Pita elektrik yang baik
Semua dalam semua persediaan ini menelan kos saya kira-kira $ 30.
Langkah 4: Bekas Plastik ?! Serius? !!
Kontena plastik diperlukan untuk melindungi magnet dari satu sama lain. Tidak peduli betapa berhati-hati anda adalah bahagian atas akan terus jatuh dan akhirnya memukul magnet. Setiap kali ini berlaku cip tajam kecil akan jatuh magnet. Selain meliputi tempat kerja anda yang berpotensi berbahaya kepada debu magnetik elektronik, mereka juga merosakkan semua usaha anda untuk menyempurnakan bahagian atas. Anda tidak mahu itu dan cara terbaik untuk mencegahnya adalah dengan menutup magnet besar dengan bekas plastik.
Langkah 5: Ketinggian Adakah Penting
Satu lagi fungsi bekas plastik adalah untuk menyesuaikan jarak antara bahagian atas dan magnet besar. Seperti yang dapat anda lihat dalam video, jarak ini sangat kritikal untuk berputar awal. Bahagian atas bekas (ditambah lembaran) harus sangat dekat dengan posisi di mana magnet besar berhenti menangkis atas dan mulai menariknya. Malah anda juga boleh menggerakkan magnet kecil di sepanjang batang atas untuk menentukur jarak ini dengan tepat. Jika anda cuba berputar atas di atas bekas laras yang betul, ia akan menstabilkan dirinya sendiri selama 5-6 saat dan berputar dengan lurus.
Langkah 6: Mendapatkan Magnet Kecil
Magnet yang lebih kecil yang saya ada di dalam cawan keluli. Untuk mengeluarkan magnet dari cawan, saya merendamnya dalam air panas selama kira-kira 20 minit, kemudian menggunakan pemutar skru untuk membuang dan mengeluarkan magnet.
Langkah 7: Buat Top
Gunakan dowel untuk menghidupkan magnet cakera kecil ke atas. Saya memotong kira-kira 32mm dari dowel dan dipoles satu hujung dengan kertas mengempelas untuk memberikan sesuatu seperti bentuk parabola dan menjadikannya lebih lancar.
Jika anda betul-betul mengikut spesifikasi dari rtfms.com tambahkan mesin basuh getah untuk membuat beratnya kira-kira 12.5 gram. Pastikan anda meletakkan spacer bukan magnet antara bahagian atas dan skala, jika tidak, bahagian logam skala akan menarik magnet dan berat yang diukur akan tidak tepat. Lihat video untuk maklumat lanjut.
Langkah 8: Buat Pangkalan
Oleh kerana saya menggunakan dua magnet kecil untuk asas bukannya satu besar ini adalah langkah di mana saya menyusunnya. Jangan hanya meletakkan satu di atas yang lain - anda akan merosakkan kedua-dua magnet dan jari anda. Sebaliknya, luncurkan magnet atas di atas yang lain. Jika itu tidak berfungsi dan magnet memusutkan satu sama lain kemudian flip salah satu magnet dan ulangi percubaan itu. Anda boleh melangkau langkah ini jika anda mempunyai satu magnet besar.
Tutup magnet besar dengan bekas, letakkan lembaran aluminium di atas dan pangkalan anda siap.
Langkah 9: Laraskan Orientasi dan Ketinggian Base
Sekarang adalah masa untuk beberapa langkah dengan banyak teks dan tiada gambar. Sungguh sukar untuk menerangkan masalah dinamik dengan teks statik, jadi periksa video dalam langkah # 1 untuk melihat bagaimana ini berfungsi.
Letakkan lembaran rata yang diperbuat daripada bahan bukan magnet di atas bekas plastik dan cuba berputar atas. Peluang yang baik bukan sahaja akan melancarkan tetapi juga berputar. Beberapa perkara boleh menjadi salah dengannya:
* Magnet besar diletakkan terbalik. Keluarkan penutup dan perlahan-lahan menurunkan bahagian atasnya. Jika, semasa menurunkan bahagian atas, anda tidak akan merasakan apa-apa kemudian anda merasa seperti bahagian atas duduk di atas bantal magnet maka itu adalah bahagian yang salah. Keluarkan magnet yang besar. Sekarang bahagian atas merasakan beberapa rintangan semasa anda menurunkannya, daripada magnet besar mula menariknya ke dalam lubang. Itulah orientasi yang betul. Letakkan penutup belakang.
* Puncaknya terlalu tinggi di atas magnet besar, magnet begitu besar mengusirnya dan sekali anda berputar ia akan terbang dengan serta-merta. Kurangkan jarak dari atas ke magnet besar dengan mengangkat magnet besar. Cuci dan cawan botol akan membantu anda mengangkat magnet besar.
* Bahagian atas terlalu rendah di atas magnet besar, magnet yang begitu besar menarik terlalu banyak dan kekuatan giroskopik tidak mencukupi untuk tetap lurus. Dalam kes ini ia jatuh dan jatuh selepas anda melepaskannya. Anda perlu meningkatkan jarak antara bahagian atas dan magnet. Anda boleh melakukannya dengan mengangkat bekas plastik pada pencuci cawan botol, contohnya.
Kedudukan yang sempurna untuk bahagian atas adalah sedikit di bawah titik ketika magnet besar berhenti menangkis bahagian atas dan mula menarik. Sesuaikan ketinggian magnet di bawah bekas plastik supaya bahagian atas terletak tepat pada kedudukan ini apabila anda cuba berputar. Anda juga boleh menggerakkan magnet kecil sahaja batang atas untuk menyempurnakan persediaan.
Sila ambil perhatian bahawa dalam kedudukan ini anda mungkin perlu menekan bahagian atas ke bawah sementara berputar. Sekiranya anda merasa sukar untuk meredakan jarak di antara magnet lebih sedikit.
Sebenarnya satu perkara lagi boleh salah dengan berputar: kelajuan.
* Jika anda berputar atas terlalu lambat ia akan mulai precessing terlalu banyak dan jatuh terlalu cepat
* Jika anda berputar atas terlalu cepat ia akan mulai precessing lebih cepat dan jatuh juga.
* Spin bahagian atas tidak terlalu cepat dan tidak terlalu perlahan. Sebenarnya bermula dari sisi yang perlahan dan terus meningkatkan kelajuan sehingga anda mencapai kelajuan maksimum yang mana akhirnya menjadi gila.
Selain hanya berputar awal, levitasi magnet yang stabil dapat berfungsi pada kelajuan antara 1000 dan 3000 RPM (revolusi per minit). Jadi berputar atas lebih cepat daripada 3000RPM tidak akan membantu untuk memastikan ia terbang lebih lama.
Sebaik sahaja anda meletakkan kedudukannya dengan betul, ia sepatutnya dapat berputar secara stabil di atas helai. Malah jika anda bernasib baik dan sabar, anda boleh meletakkannya dalam satu titik di mana ia akan menstabilkan dirinya sendiri. Walaupun anda berputar ia tidak terlalu baik ia akan akhirnya meluruskan.
Oh, dan satu perkara yang lebih penting ialah apabila anda mula berputar - ia sepatutnya tepat di atas pusat magnet besar, jika tidak, magnet kecil akan jatuh dan tidak berputar sama sekali.
Langkah 10:
Sudah tiba masanya untuk memulakan fasa dua: penalaan kasar. Perlahan-lahan dan terus mengangkat kunci sehingga mengekalkan tahap. Beberapa perkara boleh berlaku:
* Sebaik sahaja anda mengangkat helaian sedikit lonjakan atas dan lalai. Ini bermakna bahawa bahagian atasnya terlalu ringan dan daya graviti tidak mencukupi untuk mengimbangi daya penolakan magnetik. Tambah berat badan ke bahagian atas. Pencuci tembaga adalah yang paling berat, getah lebih ringan. Anda juga boleh pasir pencuci untuk menyesuaikan berat badan mereka.
* Anda terus mengangkat helaian tetapi bahagian atas tidak pernah melepaskan helai. Bahagian atasnya terlalu berat dan kekuatan penolakan magnet tidak cukup untuk mengimbangi graviti. Keluarkan mesin basuh dari atas. Jika ini adalah mesin basuh terakhir kemudian gantikannya dengan yang lebih ringan. Jika bahagian atas tidak akan dimatikan walaupun tanpa pencuci, anda akan memerlukan satu set magnet yang lebih kuat.
Selepas menambah dan mengeluarkan mesin basuh ke bahagian atas, anda perlu mencapai titik apabila bahagian atas mengambil kira kepingan, cuba untuk melangkah di atas magnet tetapi selepas setengah saat ia terbang jauh. Jika anda perasan bahawa ia sentiasa terbang ke arah yang sama, maka sudah waktunya untuk tahap 3: meratakan.
* Alasan di atas terbang selalu ke arah yang sama adalah kerana medan magnet magnet besar adalah tahap bersih sempurna. Cukup seperti bola menggulung ke bawah bukit gulungan atas kami ke bawah bukit magnet. Anda juga tidak boleh membuatnya mendatar dengan tahap biasa kerana magnet besar boleh menjadi magnet tidak sekata. Anda perlu terus menyesuaikan tahap magnet besar sehingga bahagian atas mula terbang ke arah yang berbeza. Juga pastikan bahawa magnet besar berada di permukaan yang kukuh seperti meja. Permaidani tidak akan berfungsi kerana anda perlu menggunakan semula magnet secara kerap.
Sebenarnya anda mungkin perlu melakukan fasa 2 dan 3 secara serentak kerana ia kadang-kadang tidak jelas mengapa bahagian atas terbang jauh begitu cepat. Ia boleh menjadi tahap medan magnet dan berat badan.
Sekali lagi, anda boleh meletakkan mesin basuh atau sesuatu yang lebih tebal dan lebih baik tanpa magnet di bawah magnet yang besar untuk mengatasinya. Anda juga boleh menggunakan Arduino sebagai shim jika anda ingin melibatkan mikrokontroler dalam projek ini :)
Langkah 11: Laraskan Berat
Pada masa ini hampir semuanya berfungsi hebat kecuali bahagian atasnya masih tidak dapat dilepaskan kerana ia terbang jauh. Masa untuk fasa 4: penalaan halus akhir.
* Pastikan menambah berat bahagian atas. Anda perlu menambah berat kecil ke atas. Berat penyesuaian halus sebenarnya sangat kecil sehingga pencuci tidak berfungsi lagi. Kami bercakap tentang 0.1g (0.004oz) ketepatan. Calon terbaik untuk menyesuaikan berat adalah pita elektrik. Simpan kepingan kecil pita elektrik sehingga puncak berhenti terbang.
* Jika pada tahap tertentu levitates selama beberapa saat daripada jatuh ke bawah - mengambil jalur, potong pada separuh dan tongkat satu setengah belakang.
Dengan menggunakan pita elektrik, anda boleh membina bahagian atas yang akan berlanjutan selama satu atau dua minit. Satu masalah dengannya adalah aerodinamik buruk jalur pita. Sebaik sahaja anda mengetahui berat akhir itu mungkin idea yang baik untuk menggantikan tangkapan dengan sekumpulan penyuci tembaga. Ini akan meningkatkan masa penerbangan sehingga 5 minit (dengan baik, 2-3 minit adalah masa yang lebih realistik).
Satu perkara yang lebih penting adalah bahawa keseluruhan bahagian atas harus sangat tegas. Tidak ada potongan yang tidak bercagar atau goyah. Gunakan gam gila jika perlu, tetapi buatkan ia merasa seperti satu kepingan padat.
Langkah 12: Amaze Your Friends!
Jika anda menyelesaikan semua kegilaan penalaan ini, tiba masanya untuk menghubungi rakan anda dengan cepat dan memukaunya. Lakukan dengan cepat! Masalahnya ialah kesannya sangat tidak stabil. Sebaik sahaja suhu di dalam bilik berubah - anda perlu mengurangkan penalaan halus. Kelembapan berubah? Benda yang sama. Seseorang meletakkan gunting berhampiran? Laraskan sekali lagi. Atau gerakkan gunting itu, apa sahaja yang lebih mudah :)
Hakikatnya pengangkatan magnet jenis ini sangat tidak stabil sangat mengurangkan kebolehgunaannya. Pada dasarnya selain orang yang menakjubkan anda tidak boleh berbuat banyak dengannya. Di dalam pengajaran masa depan saya akan menerangkan bagaimana untuk membina peranti levitation yang lebih praktikal, jadi undi, ikuti, seperti, melanggan dan menyimpan DIYing!
Sekiranya anda suka Instructable ini sila periksa instructables saya yang lain. Terima kasih kerana membaca dan menonton!
Runner Up dalam
Pelancaran Ia! Cabaran
