Izstrelitvena rampa

Gilles Charles dela na Univerzi v Orléansu in na YouTubu objavlja številne svoje poskuse z našimi magneti. Tukaj prikazuje genialno izstrelitveno rampo za frnikole ...

Naša naprava je sestavljena iz korita, npr. iz aluminija, z nanj pritrjenimi magneti.

Najpomembnejša je postavitev magnetov: Ti morajo biti razporejeni tako, da so na vsaki strani korita poli enako usmerjeni, to pomeni, da npr. na levi strani vsi kažejo svoj južni pol, na desni pa severni pol.

Pri v videu prikazanem poskusu so uporabljeni mali Kockasti magneti tipa W-05-G, lahko pa uporabite tudi ploščice. Če predpostavimo, da so te ploščice aksialno magnetizirane, jih je treba postaviti navpično, kot majhna kolesa. Razdalja med magneti ne igra velike vloge, vendar morajo biti dovolj blizu, da dosežete lepo pospeševanje. Odvisno od jakosti magneta je to različno; pri našem poskusu so postavljeni približno 5 mm narazen.

Na koncu rampe sta na vsaki strani namesto enega postavljena dva magneta drug na drugega. Tako nastane magnetna past: močnejše magnetno polje, ki kroglico nato ustavi.

Magnetna krogla je zdaj nameščena približno 2 cm od začetka rampe. Krogle ni treba spraviti v valjanje; magnetna polja magnetov, razporejenih po rampi, jo vlečejo proti koncu rampe. Močno magnetno polje pasti na koncu rampe kroglo ustavi.

Steklena krogla je položena na rampo tik pred končnim magnetom, tako da jo bo magnetna krogla zadela z največjo hitrostjo. Medtem ko magnetno kroglo ustavi "magnetna past", je steklena krogla izstreljena.

Pojasnilo:

Krogla, ki se kotali v vdolbino, jo vleče proti njenemu najnižjemu delu. Vdolbini rečemo tudi "potencialna kotanja". Ta izraz lahko uporabimo tudi za pojasnitev magnetne izstrelitvene rampe.

Najprej si oglejmo poenostavljeno rampo z le enim parom magnetov. Ta par magnetov skupaj z zidovi žleba, po katerem se krogla vodi, tvori potencialno kotanjo. Kroglo privlači njen "najgloblji" del. Nahaja se med obema rampnima magnetoma. Če kroglo spustimo, da se zakotali v to "kotanjo", se kotali sem in tja, dokler se (zaradi izgub zaradi trenja in zelo majhnega sevanja elektromagnetne energije) ne ustavi na sredini.

Če namesto dveh kockastih magnetov uporabimo dve dolgi prečno magnetizirani magnetni palici, dobimo temu ustrezno podolgovato potencialno kotanjo.

Dolgo magnetno dvojico si lahko predstavljamo tudi razrezano na kratke pare in brez razmikov (v vzdolžni smeri) potisnjeno skupaj. S tem se v primerjavi z nerazrezanimi palicami nič ne spremeni. Če pa zdaj razžagana magnetna para vzdolžno razmaknemo, skupaj z žlebom sicer še vedno tvorita simetrično potencialno vdolbino, vendar razmiki med magnetnimi pari to vdolbino narede valovito. Če razmiki med temi valovi (razmiki med magnetnimi pari) niso preveliki, se kroglica prav tako kotalí sem ter tja, dokler se ne ustavi.

Pri izstrelitveni rampi je ta simetrija zdaj odpravljena.

Zaradi "ustavitvenih magnetov" na koncu rampe je celoten potencialni jašek nesimetrično deformiran. Najnižja točka vdolbine je zdaj med ustavitvenimi magneti. Krogla pade v to točko, to pomeni, da niha sem in tja v "končni vdolbini", dokler se njena kinetična energija zaradi trenja ne pretvori v toploto. Nihanje je v videu dobro slišati kot brnenje.