Главная   Осколки   Публикации 
 
О  ЛЕТАЮЩИХ ЛЯГУШКАХ
Дивлюсь я на небо
Та й думку гадаю:
Чому я не жаба,
Чому не літаю...

Игнобелевская премия по физике за 2000 год


На самом деле, это вполне серьезная работа, не только демонстрирующая способности электромагнитов подвешивать в воздухе, казалось бы, немагнитные предметы,
но и содержащая расчет зоны устойчивого равновесия в области магнитного поля соленоида, находясь в которой диамагнитное тело может левитировать.

"Of Flying Frogs and Levitrons"  -->>
by M.V.Berry and A.K.Geim, European Journal of Physics, v. 18, p. 307-313 (1997).

Вот ещё одна ссылка на более популярную статью: "Everyone's Magnetism"
by A.Geim, Physics Today, Sep.1998, page 36-39

Диамагнитная левитация на самом деле давно известна и была впервые продемонстрирована ещё в 1939 г. и не раз позднее.

Когда мы, в свою очередь, заново её открыли, не будучи знакомыми с предыдущими экспериментами, то были поражены тем фактом, что 90% наших коллег не поверили, что мы не шутим, что вода может левитировать. Для нас стало очевидным, что надо познакомить с этим явлением ученых и всех остальных. Мы заставили летать живую лягушку, потому что это скорее подействует на широкую публику, и чтобы не только физики, но и специалисты в других областях науки не пренебрегали магнитными силами и теми возможностями, которые они предлагают.

If the above is too complicated for you, read the Simple explanation below  
   

Why does the frog fly?

(this explanation is written in response to numerous inquiries from children who have not studied physics yet ... or even do not want to study it at all)

As you might well know, all matter in the universe consists of small particles called atoms and each atom contains electrons that circle around a nucleus. This is how the world is made.
If one places an atom (or a large piece of a matter containing billions and billions of atoms) in a magnetic field, electrons doing their circles inside do not like this very much. They alter their motion in such a way as to oppose this external influence.
Incidentally, this is the most general principle of Nature: whenever one tries to change something settled and quiet, the reaction is always negative (you can easily check out that this principle also applies to the interaction between you and your parents). So, according to this principle, the disturbed electrons create their own magnetic field and as a result the atoms behave as little magnetic needles pointing in the direction opposite to the applied field*.

As you probably saw many times when playing with magnets, magnets push each other away if you try to bring together their like poles, for example, two north or two south poles. Similarly, the north pole of the external field will try to push away the “north poles” of magnetized atoms.
Our magnet creates a very large magnetic field (about 100 to 1000 times larger than school or household magnets).
In this field, all the atoms inside the frog act as very small magnets creating a field of about 2 Gauss (although very small, such a field can still be detected by a compass). One may say that the frog is now built up of these tiny magnets all of which are repelled by the large magnet. The force, which is directed upwards, appears to be strong enough to compensate the force of gravity (directed downwards) that also acts on every single atom of the frog. So, the frog’s atoms do not feel any force at all and the frog floats as if it were in a spacecraft.

*) There are a few materials (such as iron) whose atoms are a bit crazy and love to be in a magnetic field. Their magnetic “needles” are oriented in the same direction. But those are exceptions from the general rule.

Почему лягушка летает?

(это объяснение написано в ответ на многочисленные вопросы детей, которые ещё не изучали физику или даже вообще не хотят её изучать).

Как вы может быть знаете, всё вещество во Вселенной состоит из маленьких частиц, называемых атомами, и каждый атом содержит электроны, которые вращаются вокруг ядра. Так устроен мир.
Если вы помещаете атом (или большой кусок вещества, содержащего миллиарды и миллиарды атомов) в магнитное поле, электронам, вращающимся там внутри по окружности, это не очень-то нравится. Они изменяют своё движение так, чтобы противостоять внешнему воздействию.
В этом находит своё отражение наиболее общий закон Природы: всякий раз, когда кто-то пытается изменить что-нибудь спокойное и устоявшееся, реакция будет всегда отрицательная (вы можете легко проверить, что этот принцип также применим к вашему общению с родителями).
Согласно этому закону, потревоженные электроны создают свое собственное магнитное поле, и в результате атомы ведут себя как маленькие магнитные стрелки, выстраивающиеся в направлении противоположном приложенному полю*.

Как вы, вероятно, видели много раз, играя с магнитами, магниты отталкиваются друг от друга, если вы пытаетесь свести их одноименные полюса, например, два северных или два южных полюса. Точно так же северный полюс внешнего поля будет пытаться оттолкнуть "северные полюса" намагниченных атомов.
Наш магнит создает очень большое магнитное поле (приблизительно в 100 - 1000 раз больше, чем школьные или домашние магниты). В этом поле все атомы в теле лягушки выступают как маленькие магнитики, создающие поле около 2 Гаусс (хотя оно маленькое, такое поле может, однако, быть обнаружено компасом). Можно сказать, что лягушка теперь состоит из этих крошечных магнитиков, и все они отталкиваются большим магнитом. Сила, которая направлена вверх, оказывается достаточно большой, чтобы скомпенсировать силу тяжести (направленную вниз), которая также действует на каждый атом лягушки. В результате атомы лягушки не испытывают вообще никакой силы, и лягушка плавает, как будто она в космическом корабле.

*) есть несколько материалов (таких как железо), чьи атомы являются немного сумасшедшими и любят пребывать в магнитном поле. Их магнитные "стрелки" ориентируются в том же самом направлении. Но это - исключение из общего правила.

Задачи академика П.Л. Капицы -->>  



Hosted by uCoz