Is het mogelijk een constructie met (permanente) magneten te maken, waarbij alles stilstaat en één van de onderdelen contactloos zweeft?

Hendrik, 27 jaar
16 september 2008

Er bestaan (Russische) poppetjes, of ook wereldbolletjes, die mbv een (variabele) electromagneet blijven zweven. Hierbij wordt uiteraard energie gebruikt voor die magneet.
Ook is er de bekende zwevende tol, waarbij weliswaar geen electromagneten gebruikt worden, maar het roteren van de tol cruciaal is. En ik vermoed dat deze rotatie ook uitsterft in theorie (dus niet alleen in praktijk door de luchtweerstand).

Maar kan een zwevend iets ook gebeuren zonder energie of beweging? En liefst ook zonder supergeleidende magneten of iets dergelijks (de beroemde zwevende kikker). Dus een constructie waarbij een aantal magneten zo gerangschikt zijn dat er eentje blijft zweven.

Antwoord

De derde wet van Newton zegt dat je een kracht nodig hebt om de snelheid van een voorwerp te veranderen. Zonder kracht zal de oorspronkelijke snelheid van een voorwerp behouden blijven. Dit is moeilijk voor te stellen, omdat we in praktijk altijd geconfronteerd worden met wrijvingskrachten. Zo zal de draaiende tol wrijving ondervinden van de lucht en wrijving in het contactpunt met de grond. Daardoor zal hier op aarde elke beweging die we in gang zetten uiteindelijk stil vallen.

Maar zonder luchtweerstand, op een perfect glad oppervlak, zal de tol blijven draaien: er is immers geen enkele kracht om de tol af te remmen (de aarde draait ook al een tijdje rond haar as zonder te vertragen).

Analoog voor het eerste deel van je vraag. Er is energie nodig om (via een kracht) de beweging van een voorwerp te veranderen (versnellen), maar vermits je geen kracht nodig hebt om een beweging te behouden, is er ook geen energie nodig om een voorwerp stil te houden. Een boek dat op tafel ligt, verbruikt geen energie. De tafel moet geen energie leveren om het boek daar te houden. Een voorwerp dat aan een touw hangt, blijft daar ten eeuwigen dagen hangen.

Op dezelfde manier moet de magnetische kracht (zelfs van de elektromagneet) beschouwd worden als de duwende kracht van de tafel op het boek of de trekkracht van het touw. U schrijft: ‘hierbij wordt uiteraard energie verbruikt door de magneet…”. Dat klopt, maar die energie is niet nodig om de massa op zijn plaats te houden wel om de elektrische weerstand in het spoel te overwinnen. Er is dus geen enkel probleem om een massa op te tillen met een permanente magneet, al zal het even zoeken worden om een stabiel evenwicht te vinden.

Reacties op dit antwoord

  • 19/09/2008 - Hendrik (vraagsteller)

    Hartelijk dank voor het antwoord, maar ik heb achteraf nog met een collega wat zitten opzoeken over dit probleem, en het zou toch niet mogelijk te zijn met stationaire magneten (dus geen electromechanische en geen bewegende in een tol). Dit zou volgen uit Earnshaw's theorem (http://en.wikipedia.org/wiki/Earnshaw%27s_theorem), en hier staan enkele voorbeelden van omzeiling van deze stelling (waaronder de twee voorbeelden die in mijn tekstje stonden): http://www.hfml.ru.nl/levitation-possible.html. Met vriendelijke groeten, Hendrik

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2025
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door Eos wetenschap. Voor vragen over het platform kan je terecht bij liam.verbinnen@eos.be