Магнитный подвес в вакууме. Бесконечное движение.

[thelv]

Стало интересно, можно ли создать такую "игрушку", в которой что-то колеблется/крутится очень очень долго (например годы) без внешнего воздействия и затрат энергии. Законам физики это не противоречит, т.к. если трения нету, то энергия никуда не тратится.

Самый очевидный вариант это магнитный подвес в вакууме, вот примеры:
https://www.youtube.com/watch?v=E-nQPveFYYM
https://www.youtube.com/watch?v=pE5eircqgBc .
Я так понимаю это ферромагнетик, отталкивающийся от диамагнетика (в качестве диамагнетика берется висмут, как материал с очень сильным диамагнетизмом).
Но этот вариант не работает, так как при движении/вращении магнита, происходит изменение магнитного поля, которое порождает электрическое поле, которое в своё очередь порождает ток, который порождает ответное магнитное поле, по правилу Ленца ослабляющее действие причины, порождающей этот ток. И движение прекращается.

Есть ли магниты, диамагнетики и ферромагнетики, являющиеся диэлектиками, чтобы нивелировать гасящий движение эффект? Вроде бы в гугле ищется что-то такое, но это не точно)
И если есть, то получится ли практически бесконечное колебание такого магнитного подвеса в вакууме?

Если не получится сделать такую штуку на поверхности земли при наличии гравитации из-за того, что материалы-диэлекрики обладают недостаточно сильными магнитными свойствами для компенасации гравитации, то может ли это работать хотя бы в условиях невесомости где-нибудь на МКС?

Если есть варианты как сделать это не на магнитном подвесе, то тоже будет интересно услышать. Пассивный электросатический подвес, я так понимаю, невозможен из-за теоремы Ирншоу (в расширенной формулировке с учетом внешних электростатических полей, создаваемые закреплёнными источниками), которая утверждает отсуствие точки устойчивого равновесия в такой системе:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0 ... 0%BE%D1%83 .

[EUgeneUS]

thelv в сообщении #1632491 писал(а):

Я так понимаю это ферромагнетик, отталкивающийся от диамагнетика (в качестве диамагнетика берется висмут, как материал с очень сильным диамагнетизмом).

Диамагнетик выталкивается из магнитного поля (созданного постоянным магнитом).
Диамагнетиков, сила выталкивания которых в поле неодимовых магнитов достаточна, чтобы уравновесить их вес, не так уж много. Висмут и пиролитический графит.

-- 11.03.2024, 18:41 --

thelv в сообщении #1632491 писал(а):

Но этот вариант не работает, так как при движении/вращении магнита, происходит изменение магнитного поля, которое порождает электрическое поле, которое в своё очередь порождает ток, который порождает ответное магнитное поле, по правилу Ленца ослабляющее действие причины, порождающей этот ток. И движение прекращается.

Токи Фуко, называется.

-- 11.03.2024, 18:43 --

thelv в сообщении #1632491 писал(а):

Пассивный электросатический подвес, я так понимаю, невозможен из-за теоремы Ирншоу (в расширенной формулировке с учетом внешних электростатических полей, создаваемые закреплёнными источниками), которая утверждает отсуствие точки устойчивого равновесия в такой системе

Теорема Ирншоу имеет кучу обходных путей.
Один из них - это левитация магнита, стабилизированного вращением. Погуглитие "левитрон", на этом форуме и вообще.

-- 11.03.2024, 18:47 --

Кстати, насчет левитрона.
Там все поля осесимметричные. Осью симметрии является ось вращения.
Поэтому, если
а) запустить волчок левитрона строго по оси магнитного поля подставки
б) без начальной прецессии
то потерь на токи Фуко быть не должно.

[sergey zhukov]

thelv
На батарейках лучше. Уже через пару дней все равно надоест, так что ничем не хуже "вечного".

[pppppppo_98]

sergey zhukov в сообщении #1632497 писал(а):

На батарейках лучше. Уже через пару дней все равно надоест, так что ничем не хуже "вечного".

я был на одном из самых выставок роснано (наверное октябрь 2008) дык вот один из самых крупных стендов был почивший в бозе и потянувший за собой весь город Усолье Сибирское компания Нитол, на которой анатольборисыч хотел завалить весь мир дешевым поликремнием да не срослось... Дык вот на этом стенде раздавали нанотехнологии для народа. Вечный маятник в виде солнца заряжаемый маленькой солнечной батареей установленной на нем...

[wrest]

Хороший магнитный подвес умел делать Гулиа
Той самой передачи не нашел но вот https://www.youtube.com/watch?v=dK7sGAgsSog
Ну и вот -- по мотивам. Белецкий говорит целый день крутится. В воздухе. Ну если откачать и в вакуум посадить то может и неделю будет... https://youtu.be/qB-iPlXLljg
Годы то канеш вряд ли. В магнитных подвесах подобных все равно трение есть (Ирншоу опять же, куда без него).

[EUgeneUS]

wrest в сообщении #1632541 писал(а):

Ну если откачать и в вакуум посадить то может и неделю будет...

...

wrest в сообщении #1632541 писал(а):

В магнитных подвесах подобных все равно трение есть (Ирншоу опять же, куда без него).

С одной стороны, момент сил в центровочном подшипнике должен быть небольшим, за счет его малого радиуса.
С другой стороны, и аэродинамическое торможение должно быть небольшим, из-за невысокой скорости вращения и отсутствия выступающих частей маховика.
Поэтому открытый вопрос - что больше тормозит. Если первое, то откачивание воздуха мало поможет.

pppppppo_98 в сообщении #1632536 писал(а):

Дык вот на этом стенде раздавали нанотехнологии для народа. Вечный маятник в виде солнца заряжаемый маленькой солнечной батареей установленной на нем...

Мотор Мендосино крутится и без батареек.

[zhyks1961]

sergey zhukov в сообщении #1632497 писал(а):

На батарейках лучше. Уже через пару дней все равно надоест, так что ничем не хуже "вечного".

.
все похоже на частный случай грузика на нити. Привыкли. Не замечаем.
.
https://www.youtube.com/watch?v=Zw4cUaMOkqs нашел подборку вариантов устройства левитации.

[EUgeneUS]

zhyks1961 в сообщении #1632554 писал(а):

https://www.youtube.com/watch?v=Zw4cUaMOkqs
нашел подборку вариантов устройства левитации.

Подборка забавная, в том смысле, что (почти) полная. Но местами товарисча заносит, и он начинает пороть чушь. При беглом просмотре заметил в 2-3 местах.

[zhyks1961]

EUgeneUS в сообщении #1632581 писал(а):

Подборка забавная, в том смысле, что (почти) полная. Но местами товарисча заносит, и он начинает пороть чушь. При беглом просмотре заметил в 2-3 местах.

.
Ну а если к самой простой и естественной. И без силы тяжести. Есть только две силы- притяжение и отталкивание. Для простоты пусть с одной степенью свободы по прямой. Как молекулы имеют свое в меру устойчивое местоположение? Не разлетаются и не собираются в кучу.
.
Понятно что в целом заряд ноль. Но что даст чередование положительных и отрицательных зарядов на прямой? Возможно ли их распределением создать устойчивое равновесие?
.
Возможно тут играет незначительную роль, помноженную на значительное количество молекул то, что заряд сферы на соизмеримых с радиусом расстояниях не совсем одинаков по действию с таким же зарядом сосредоточенным в точке -ядре.

[DimaM]

zhyks1961 в сообщении #1632649 писал(а):

Но что даст чередование положительных и отрицательных зарядов на прямой? Возможно ли их распределением создать устойчивое равновесие?

Теорема Ирншоу дает четкий и недвусмысленный ответ, что нельзя. Для устойчивого равновесия необходимы силы неэлектрической природы.

[wrest]

DimaM в сообщении #1632650 писал(а):

Для устойчивого равновесия необходимы силы неэлектрической природы.

Немного неаккуратно сформулировано, имхо. Трение же электрической природы сила. С другой стороны гравитация - не электрическая сила, но равновесию не помогает (по тому же Ирншоу).

[DimaM]

wrest в сообщении #1632654 писал(а):

Трение же электрической природы сила.

Не совсем. Еще паулиевское отталкивание роль играет.

wrest в сообщении #1632654 писал(а):

С другой стороны гравитация - не электрическая сила, но равновесию не помогает (по тому же Ирншоу).

Так я ведь про необходимое условие написал, а не про достаточное.

[EUgeneUS]

DimaM в сообщении #1632650 писал(а):

Теорема Ирншоу дает четкий и недвусмысленный ответ, что нельзя.

Вообще говоря, zhyks1961 спрашивал про устойчивое положение на прямой.
А устойчивому положению на прямой, как и на плоскости теорема Ирншоу не помеха.
В теореме Ирншоу ключевой момент, что пространство трехмерно.

Но вопрос, почему твердые тела не рассыпаются на атомы, а атомы на элементарные частицы, как следует из теоремы Ирншоу, конечно, интересный.

-- 13.03.2024, 08:52 --

wrest в сообщении #1632654 писал(а):

С другой стороны гравитация - не электрическая сила, но равновесию не помогает (по тому же Ирншоу).

Теорема Ирншоу вляется следствием теоремы Гаусса.
Соответственно, она обобщается на все силы, которые удовлетворяют теореме Гаусса и их суперпозицию.

[DimaM]

EUgeneUS в сообщении #1632656 писал(а):

А устойчивому положению на прямой, как и на плоскости теорема Ирншоу не помеха.
В теореме Ирншоу ключевой момент, что пространство трехмерно.

Тут согласен: движение в плоскости или по прямой подразумевает ограничивающие неэлектрические силы.
Но сходу придумать устойчивую конфигурацию не получается.

[EUgeneUS]

DimaM в сообщении #1632657 писал(а):

Но сходу придумать устойчивую конфигурацию не получается.

Если нужно, чтобы "левитировало" одно тело, а остальные можно жестко фиксировать (опять силы "не электрической природы"), то и на прямой, и в плоскости легко.
Если тела нельзя фиксировать, то всё сложнее.