Các nhà khoa học từ Đại học Kỹ thuật Đan Mạch (DTU) đã xác nhận tính chất vật lý cơ bản của hiện tượng bay lên của nam châm mới được phát hiện.

Vào năm 2021, một nhà khoa học đến từ Thổ Nhĩ Kỳ đã xuất bản một bài báo mô tả chi tiết một thí nghiệm trong đó một nam châm được gắn vào một động cơ, khiến nó quay nhanh. Khi thiết lập này được đưa đến gần nam châm thứ hai, nam châm thứ hai bắt đầu quay và đột nhiên lơ lửng ở một vị trí cố định cách đó vài cm.

Trong khi bay lên từ trường không có gì mới – có lẽ ví dụ nổi tiếng nhất là tàu đệm từ dựa vào lực từ mạnh để nâng và đẩy – thì thí nghiệm này đã khiến các nhà vật lý bối rối vì hiện tượng này chưa được mô tả trong vật lý cổ điển, hoặc ít nhất là trong bất kỳ vật lý cổ điển nào. . Cơ chế được biết đến của sự bay lên từ trường.

Lực bay lên từ được thể hiện bằng cách sử dụng công cụ Dremel quay một nam châm ở tần số 266 Hz. Kích thước của nam châm quay là 7 x 7 x 7 mm3 và nam châm nổi là 6 x 6 x 6 mm3. Video này thể hiện tính chất vật lý được mô tả trong bài báo. Ảnh: ĐTU.

Tuy nhiên, bây giờ là vậy. Rasmus Björk, giáo sư tại DTU Energy, bị mê hoặc bởi thí nghiệm của Okkar và bắt đầu tái tạo nó với sinh viên thạc sĩ Joachim M. Hermansen trong khi tìm hiểu chính xác điều gì đang xảy ra. Rasmus Björk cho biết việc sao chép rất dễ dàng và có thể được thực hiện bằng các thành phần sẵn có, nhưng tính chất vật lý của nó thật kỳ lạ:

“Nam châm không nên lơ lửng khi chúng ở gần nhau. Thông thường chúng hút hoặc đẩy nhau. Nhưng nếu bạn quay một trong các nam châm, hóa ra bạn có thể đạt được lực bay này. Và đó chính là phần kỳ lạ. Lực tác dụng lên nam châm không nên thay đổi chỉ vì “Bạn quay một trong số chúng, nên dường như có sự kết hợp giữa chuyển động và lực từ.”

Kết quả vừa được công bố trên tạp chí Ôn tập vật lý ứng dụng.

Một số thí nghiệm để xác nhận tính chất vật lý

Các thí nghiệm bao gồm một số nam châm có kích thước khác nhau, nhưng nguyên tắc vẫn giống nhau: bằng cách quay một nam châm rất nhanh, các nhà nghiên cứu quan sát thấy một nam châm khác ở gần đó, được gọi là “nam châm nổi”, bắt đầu quay với cùng tốc độ trong khi nhanh chóng bám vào một miếng nam châm. vị trí mà nó vẫn còn.

Họ phát hiện ra rằng khi nam châm nổi được giữ ở một vị trí, nó được định hướng gần với trục quay và về phía cực tương tự như nam châm quay. Vì vậy, ví dụ, bóng của cực bắc của nam châm nổi, khi nó quay, chỉ vào cực bắc của nam châm cố định.

Điều này khác với những gì được mong đợi dựa trên định luật từ tính tĩnh, giải thích cách hoạt động của hệ thống từ tính tĩnh. Tuy nhiên, hóa ra, chính sự tương tác từ tĩnh giữa các nam châm quay là nguyên nhân tạo ra vị trí cân bằng của các phao, như đồng tác giả và nghiên cứu sinh Frederick L. Dorhus sử dụng mô phỏng hiện tượng này. Họ quan sát thấy tác động đáng kể của kích thước nam châm đối với động lực học khi di chuột: nam châm nhỏ hơn yêu cầu tốc độ quay cao hơn để nâng do quán tính lớn hơn và chúng bay càng cao.

Rasmus Bjork nói: “Hóa ra là nam châm nổi muốn thẳng hàng với nam châm đang quay, nhưng nó không thể quay đủ nhanh để làm như vậy. Chừng nào sự liên kết này còn được duy trì thì nó sẽ lơ lửng hoặc bay lên”.

“Bạn có thể so sánh nó với một con quay. Nó sẽ chỉ đứng vững nếu nó đang quay nhưng được cố định ở vị trí nhờ chuyển động quay của nó. Chỉ khi chuyển động quay mất năng lượng thì lực hấp dẫn – hoặc trong trường hợp của chúng ta là lực đẩy và lực kéo của một con quay.” nam châm – trở nên đủ lớn để vượt qua trạng thái cân bằng.”

Tham khảo: “Sự bay lên từ trường luân phiên” của Joachim Marko Hermansen, Frederik Laust-Dorhus, Kathrin Frandsen, Marco Piligia, Christian R.H. Bahl và Rasmus Björk, ngày 13 tháng 10 năm 2023, Đánh giá vật lý đã được áp dụng.
DOI: 10.1103/PhysRevApplied.20.044036