Swing vířivých proudů: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Když se vodivá deska pohybuje magnetickým polem, mění se její tok (oblast desky ovlivněné magnetickým polem). To indukuje vířivý proud, což zase v kombinaci s magnetickým polem oživuje Lorentzovu sílu. Tato síla je proti směru desky a tím ji zpomaluje.

To lze demonstrovat pomocí kyvadla houpajícího se vodivou deskou. Aby bylo možné vidět účinek brzdění, je nezbytné vytvořit hladké kyvadlo. Volný výkyv lze pro demonstraci účinku přirovnat k výkyvu vystavenému magnetickému poli.

Zásoby

• Kravaty
• tyč na míchání barev
• kovová deska nemagnetická, 5 cm x 5 cm (1x)
• Lano
• Lepící páska
• Stanleyho nůž
• Malé hmotnosti, <10 g
• Retortový stojan, svorky
• Popisovač

Krok 1: Sestavení kyvadla

Použitím dílů LEGO Technics, jako jsou kola a hnací hřídele (viz obrázky), vytvořte sestavu, kde se kolo může volně otáčet kolem své osy. Udržování kola na hnacím hřídeli a otáčení hřídele také funguje, ale je náchylnější k tření, které zpomalí švih.

Pomocí horkého lepidla připevněte krátkou dřevěnou prkno na kolo LEGO. Použití prkna nabízí houpačku s malou odchylkou, takže se snažte vyhnout použití dřevěných tyčinek. Délka prkna je volná volba, delší prkno se bude houpat delší dobu, ale vyžaduje větší nastavení. Doporučuje se minimálně 15 cm, aby došlo k výraznému brzdění, jinak bude doba švihu příliš krátká.

Pomocí lepicí pásky připevněte hliníkovou desku k prknu. Nepoužívejte horké lepidlo, protože tento krok bude vyžadovat určitou iteraci a lepicí pásku lze snadno odstranit.

Krok 2: Zavěšení kyvadla

Pomocí retortového stojanu v kombinaci se svorkami umístěte houpačku do správné výšky, aby se deska při houpání nedotýkala stojanu, ale aby byla dostatečně nízká, aby se mohla houpat mezi magnety. Zkontrolujte s úrovní, zda je osa, na které se kolo otáčí, vodorovná. Pokud nejsou svorky dokonale vodorovné, podepřete je pomocí lana. Nejlepší způsob je vložit lano mezi dvě stahovací spony a poté pomocí lana zavěsit svorku. (Viz obrázek). Další kusy lega lze použít ke stabilizaci kyvadla na stojanu. Cílem je dosáhnout dokonalého švihu s malou až nulovou odchylkou.

Krok 3: Umístění magnetů

Umístěte magnety do klidové polohy kyvadla na kyvné dráze takovým způsobem, aby neblokovaly kyvadlo při jeho kyvném pohybu. Jde o to, že se kyvadlo může volně pohybovat mezi mezerou, kterou vytvářejí dva magnety. Pomocí malých prken a horkého lepidla vytvořte údolí, které pojme magnety. Poté pomocí lepicí pásky připevněte magnety k „údolí“, aby bylo v případě potřeby snadno přemístit magnety.

Abyste dosáhli maximálního účinku, ujistěte se, že vzdálenost mezi dvěma magnety je minimální, ale bez dotyku desky, jak se mezi nimi houpá. K dosažení požadované vzdálenosti mezi dvěma magnety lze použít jakýkoli materiál (zde je použita guma). Při přibližování magnetů k sobě buďte opatrní, protože jsou velmi silné

Ujistěte se, že pravé póly magnetů jsou umístěny proti sobě, aby se navzájem přitahovaly. Pokud jsou severní i jižní póly proti sobě, magnety se navzájem odpuzují a magnetická síla bude mnohem slabší.

V případě potřeby upravte výšku kyvadla, aby byla deska zakryta dvěma magnety. To lze provést upnutím otočného bodu kyvadla v jiné výšce.

Krok 4: Kalibrace nastavení

Abyste mohli ukázat účinky vířivých proudů na hliníkovou desku, nechte kyvadlo volně kývat, aniž byste jej vystavili magnetickému poli. Nyní přiveďte údolí magnetů ke stojanu a umístěte kyvadlo mezi magnety a nechte jej houpat. Doufejme, že uvidíte, jak se houpačka při pohybu přes magnety zpomaluje, pokud jste použili obzvláště silné magnety, mohla by se úplně zastavit během prvního průchodu.