La levitació és la superació de la gravetat, en la qual el subjecte o l'objecte es troba a l'espai sense suport. La paraula "levitació" prové del llatí Levitas, que significa "lleugeresa".
És incorrecte equiparar la levitació amb el vol, perquè aquest últim es basa en la resistència de l'aire, per això els ocells, els insectes i altres animals volen, i no leviten.
Levitació en física
La levitació en física fa referència a la posició estable d'un cos en un camp gravitatori, mentre que el cos no ha de tocar altres objectes. La levitació implica algunes condicions necessàries i difícils:
- Una força que pot compensar l'atracció gravitatòria i la força de la gravetat.
- La força que pot garantir l'estabilitat del cos a l'espai.
De la llei de Gauss es dedueix que en un camp magnètic estàtic, els cossos o objectes estàtics no són capaços de levitar. Tanmateix, si canvieu les condicions, podeu aconseguir la levitació.
Levitació quàntica
El públic en general es va adonar per primera vegada de la levitació quàntica el març de 1991, quan es va publicar una foto interessant a la revista científica Nature. Mostrava el director del Laboratori de Recerca de Superconductivitat de Tòquio, Don Tapscott, dret sobre una placa superconductora de ceràmica, i no hi havia res entre el terra i la placa. La foto va resultar ser real i la placa, que, juntament amb el director dempeus, pesava uns 120 quilograms, podia levitar per sobre del terra gràcies a un efecte de superconductivitat conegut com a efecte Meissner-Ochsenfeld.
Levitació diamagnètica
Aquest és el nom del tipus d'ésser suspès en el camp magnètic d'un cos que conté aigua, que en si mateix és un diamagnet, és a dir, un material els àtoms del qual poden ser magnetitzats en contra de la direcció del principal electromagnètic. camp.
En el procés de levitació diamagnètica, el paper principal el juguen les propietats diamagnètiques dels conductors, els àtoms dels quals, sota l'acció d'un camp magnètic extern, modifiquen lleugerament els paràmetres del moviment dels electrons en les seves molècules, que condueix a l'aparició d'un camp magnètic feble en direcció oposada al principal. L'efecte d'aquest camp electromagnètic feble és suficient per vèncer la gravetat.
Per demostrar la levitació diamagnètica, els científics van realitzar repetidament experiments amb animals petits.
Aquest tipus de levitació es va utilitzar en experiments amb objectes vius. Durant els experiments aun camp magnètic extern amb una inducció d'uns 17 Tesla, es va aconseguir un estat suspès (levitació) de granotes i ratolins.
Segons la tercera llei de Newton, les propietats dels diamants es poden utilitzar a la inversa, és a dir, per fer levitar un imant en el camp d'un diamant o per estabilitzar-lo en un camp electromagnètic.
La levitació diamagnètica és de naturalesa idèntica a la levitació quàntica. És a dir, com amb l'acció de l'efecte Meissner, hi ha un desplaçament absolut del camp magnètic del material del conductor. L'única petita diferència és que per aconseguir la levitació diamagnètica es necessita un camp electromagnètic molt més fort, però no és necessari refredar els conductors per aconseguir la seva superconductivitat, com és el cas de la levitació quàntica..
A casa, fins i tot podeu fer diversos experiments sobre levitació diamagnètica, per exemple, si teniu dues plaques de bismut (que és un diaimant), podeu posar un imant amb una inducció baixa, aproximadament 1 T, en estat suspès. A més, en un camp electromagnètic amb una inducció d'11 Tesla, podeu estabilitzar un petit imant en estat suspès ajustant la seva posició amb els dits, sense tocar l'imant en absolut.
Els diamans que apareixen amb freqüència són gairebé tots gasos inerts, fòsfor, nitrogen, silici, hidrogen, plata, or, coure i zinc. Fins i tot el cos humà és diamagnètic en el camp magnètic electromagnètic correcte.
Levitació magnètica
La levitació magnètica és efectivaun mètode per aixecar un objecte mitjançant un camp magnètic. En aquest cas, la pressió magnètica s'utilitza per compensar la gravetat i la caiguda lliure.
Segons el teorema d'Earnshaw, és impossible mantenir un objecte en un camp gravitatori de manera constant. És a dir, la levitació en aquestes condicions és impossible, però si tenim en compte els mecanismes d'acció dels diamants, els corrents de Foucault i els superconductors, es pot aconseguir una levitació efectiva.
Si la levitació magnètica proporciona l'elevació amb suport mecànic, aquest fenomen s'anomena pseudolevitació.
Efecte Meissner
L'efecte Meissner és el procés de desplaçament absolut del camp magnètic de tot el volum del conductor. Això sol passar durant la transició del conductor a l'estat superconductor. Això és el que difereixen els superconductors dels ideals: malgrat que tots dos no tenen resistència, la inducció magnètica dels conductors ideals es manté sense canvis.
Per primera vegada aquest fenomen va ser observat i descrit l'any 1933 per dos físics alemanys: Meissner i Oksenfeld. És per això que la levitació quàntica de vegades s'anomena efecte Meissner-Ochsenfeld.
De les lleis generals del camp electromagnètic, es dedueix que en absència de camp magnètic en el volum d'un conductor, només hi ha un corrent superficial, que ocupa espai prop de la superfície del superconductor. En aquestes condicions, un superconductor es comporta de la mateixa manera que un diaimant, tot i que no ho és.
L'efecte Meissner es divideix en total i parcial, endepenent de la qualitat dels superconductors. L'efecte Meissner complet s'observa quan el camp magnètic està completament desplaçat.
Superconductors d' alta temperatura
Hi ha pocs superconductors purs a la natura. La majoria dels seus materials superconductors són aliatges, que sovint només presenten un efecte Meissner parcial.
En els superconductors, és la capacitat de desplaçar completament el camp magnètic del seu volum el que separa els materials en superconductors del primer i segon tipus. Els superconductors del primer tipus són substàncies pures, com el mercuri, el plom i l'estany, capaços de demostrar tot l'efecte Meissner fins i tot en camps magnètics elevats. Els superconductors del segon tipus són més sovint aliatges, així com ceràmiques o alguns compostos orgànics, que, en condicions d'un camp magnètic amb alta inducció, només són capaços de desplaçar parcialment el camp magnètic del seu volum. No obstant això, en condicions d'intensitat de camp magnètic molt baixa, gairebé tots els superconductors, inclòs el tipus II, són capaços de tenir l'efecte Meissner complet.
Se sap que diversos centenars d'aliatges, compostos i diversos materials purs tenen les característiques de la superconductivitat quàntica.
Experiència del taüt de Mohamed
"El taüt de Mohammed" és una mena de truc amb levitació. Aquest va ser el nom de l'experiment que va demostrar clarament l'efecte.
Segons la llegenda musulmana, el taüt del profeta Mahoma estava a l'aire en els llimbs, sense cap suport ni suport. Exactamentd'aquí el nom de l'experiència.
Explicació científica de l'experiència
La superconductivitat només es pot aconseguir a temperatures molt baixes, de manera que el superconductor s'ha de refredar prèviament, per exemple, amb gasos d' alta temperatura com l'heli líquid o el nitrogen líquid.
A continuació, es col·loca un imant a la superfície d'un superconductor pla refrigerat. Fins i tot en camps amb una inducció magnètica mínima que no superi els 0,001 Tesla, l'imant s'eleva per sobre de la superfície del superconductor uns 7-8 mil·límetres. Si augmenteu gradualment la força del camp magnètic, la distància entre la superfície del superconductor i l'imant augmentarà cada cop més.
L'imant continuarà levitant fins que les condicions externes canviïn i el superconductor perdi les seves característiques de superconductor.
