Vrtavka iz magnetnih kroglic

Gospod dr. Ucke, soavtor našega priljubljenega projekta "Najenostavnejši elektromotor na svetu", predstavlja preproste vrtavke iz magnetnih krogel. Podrobnosti najdete v priloženem PDF-ju na desni. Tukaj objavljamo močno okrajšano poročilo.

Če sestavite 37 magnetnih krogel tipa K-06-C kot na sliki, kroglice tvorijo rahlo ukrivljeno ploskev s šestkotno strukturo. Če to tvorbo z izbočeno stranjo obrnete navzdol na stekleno površino, se dotika le sredinske kroglice in jo je zelo lahko vrteti.

Morebiti je priporočljivo, da krogle na sredini dodatno nekoliko pritisnete s prstom, da ima vrtavka čim bolj le kontakt samo z osrednjo kroglo. Tako je trenje na steklu izjemno majhno.

S slamico lahko vrtavko pihnete s strani in dosežete vrtilne hitrosti od do več kot 10 000 vrtljajev na minuto. To je že kar lepa vrtilna hitrost. Kljub temu je centrifugalna sila še vedno prešibka, da bi magnete raztrgala narazen.

Na ravni površini se vrtavka zaradi pihanja rahlo umakne v stran. Zato je ugodno, da poskus izvedete na dovolj ravnem votlem ogledalu (brivno/kozmetično ogledalo). Potrebuje več minut, da se ponovno umiri. Kako dolgo natančno, je zelo odvisno od podlage in tudi od tega, ali so v bližini še drugi magneti. Če vrtavko osvetlite poševno od zgoraj levo in desno s točkastimi svetlobnimi viri, nastanejo lepi svetlobni vzorci (glejte sliko). Na ogledalu se vrtavka celo vizualno podvoji.

Namesto heksagonalne osnovne strukture so možne tudi pentagonalne, kvadratne ali trigonalne oblike. Na sliki so vse te oblike prikazane v minimalni konfiguraciji. Krogla na sredini štrli bistveno višje kot pri heksagonalni obliki, saj pri teh oblikah ne more ležati v ravnini okoliških krogel. Magnetne krogle je v te oblike težje spraviti, ker se med seboj odbijajo. Te osnovne oblike so kot vrtavke manj primerne, saj jih je težko zavrteti in imajo razmeroma majhen vztrajnostni moment.

Na levi delni sliki je petkotna struktura razširjena na skupno 31 krogel; tako rekoč stoji na glavi.

Spodaj je ta vrtavka v gibanju (fotografija z 1/100 s). Ker je težišče te vrtavke višje kot pri šestkotni strukturi, jo je nekoliko težje zavrteti in pri nizkih vrtljajih rotira manj stabilno. Z upihom pa je mogoče vrtavko spraviti tudi na višje vrtljaje.