Stardiramp

Gilles Charles töötab Orléansi ülikoolis ja avaldab paljusid oma magnetitega tehtud katseid YouTube’is. Siin näitab ta näiteks geniaalset kuulikeste stardirampi ...

Meie seade koosneb näiteks alumiiniumist rennist, millele on kinnitatud magnetid.

Kõige olulisem on magnetite paigutus: need peavad olema nii paigutatud, et rennipoolte polaarsus oleks identne, see tähendab, et näiteks vasakul küljel on kõigi lõunapoolus ja paremal küljel põhjapoolus.

Videos näidatud katses kasutatakse väikeseid Tüübi W-05-G kuubikmagneteid, kuid kasutada võib ka kettaid. Eeldades, et need kettad on aksiaalselt magnetiseeritud, tuleb need paigaldada vertikaalselt nagu väikesed rattad. Magneteid eraldav vahemaa ei mängi suurt rolli, kuid ilusa kiirenduse saavutamiseks peavad need olema üksteisele piisavalt lähedal. See sõltub magneti tugevusest; meie katses on need paigutatud umbes 5 mm vahega.

Rambi lõpus asetatakse mõlemale poole kaks magnetit üksteise peale ühe asemel. Nii tekib magnetlõks: tugevam magnetväli, mis kuuli peatab.

Magnetkuul paigutatakse nüüd umbes 2 cm kaugusele rambi algusest. Kuuli ei ole vaja veerema panna – rambile paigutatud magnetite magnetväljad tõmbavad kuuli rambi lõpu suunas. Rambi lõpus asuva lõksu tugev magnetväli peatab kuuli.

Klaaskuul asetatakse vahetult enne lõppmagneeti rambile, nii et magnetkuul tabab seda maksimaalse kiirusega. Kui magnetkuul peatatakse „magnetlõksu“ poolt, lastakse klaaskuul minema.

Selgitus:

Süvendisse veerevat kuuli tõmbab selle sügavaim punkt. Süvendit nimetatakse ka "potentsiaalikausiks". Seda mõistet saame kasutada ka magnetilise stardirambi selgitamiseks.

Selleks vaatleme esmalt lihtsustatud kaldteed, millel on vaid üks magnetipaar. See magnetipaar moodustab koos renni seintega, mille järgi kuul juhindub, potentsiaalnõo. Kuuli tõmbab selle „kõige madalam“ punkt. See asub kahe kaldtee magneti vahel. Kui laseme kuuli sellesse „nõkku“ veereda, veereb ta edasi-tagasi, kuni jääb (hõõrdekadude ja väga vähese elektromagnetilise energia kiirgumise tõttu) keskele seisma.

Kui kasutame kahe kuubikmagneti asemel kahte pikka ristipolariseeritud magnetvarrast, tekib vastavalt piklik potentsiaalinõgu.

Pikka magnetipaari võib ette kujutada ka lühikesteks paarideks saetatuna ja ilma vahedeta (piki pikitelge) kokku lükatuna. See ei muuda midagi võrreldes saagimata varrastega. Kui lükata nüüd aga saetud magnetipaare piki pikitelge üksteisest eemale, moodustavad need koos renni(de)ga küll endiselt sümmeetrilise potentsiaalikoopa, kuid magnetipaaridevahelised vahed muudavad selle laineliseks. Kui nende lainete vahekaugused (magnetipaaride vahekaugused) ei ole liiga suured, veereb kuul samuti edasi-tagasi, kuni jääb seisma.

Stardirambi puhul on see sümmeetria nüüd kadunud.

Rambi lõpus olevate "peatusmagnetite" tõttu deformeerub kogu potentsiaalinõgu asümmeetriliselt. Nõo madalaim punkt asub nüüd peatusmagnetite vahel. Kuul langeb sellesse punkti, see tähendab, et ta pendeldab "lõppnõos" edasi-tagasi, kuni tema kiirusenergia muutub hõõrdumise tagajärjel soojuseks. Pendeldamist on videos hästi kuulda suminana.