| Autor |
Nachricht |
franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
|
|
 |
mayap
Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301
|
 mayap Verfasst am: 01. Jan 2010 14:05 Titel: |
 |
|
Dass er ewig kreist, liegt einfach an der geringen Reibung, wenn er nur kontakt mit der Luft hat. Auch kann er nicht kippen und seine Reise vorzeitig beenden. Die Dauer der Kreiselbewegung hängt nur damit zusammen, dass er schwebt.
Zuerst entdeckt wurde das Phänomen an einem kreisenden Frosch (findet man im Internet sicher einiges dazu. Nur dadurch dass der Gegenstand in einem stark inhomogenen Magnetfeld kreist, kann es "stabil schweben".
Das Material muss diamagnetisch sein und das Magnetfeld stark inhomogen.
Eine Versuchsbeschreibung dazu hier (leider viel Text, aber man kann es sich selbst zusammenbauen  ):
http://www.hirnrost.de/wissenswertes/Levitation.htm
Etwas kürzer, aber auf Englisch hier:
http://www.ru.nl/hfml/research/levitation/diamagnetic/
i.a. wird der Effekt diamagnetische Levitation genannt. |
|
|
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 01. Jan 2010 16:07 Titel: |
|
|
Einige Teile der Funktionsweise dieses Kreisels sind die bekannten Dinge, die mayap bereits angesprochen hat:
* Der Kreisel fällt nicht um, das kennen viele schon vom ganz normalen Kreisel, der auf dem Tisch steht.
* Der Kreisel schwebt in der Luft, weil er von einem inhomogenen Magnetfeld , das in der Unterlage zum Beispiel von einem Permanentmagneten erzeugt wird, hochgedrückt wird.
* Der Kreisel geht nicht seitlich verloren, weil auch in dieser Richtung ein Gradient des inhomogenen Magnetfelds dafür sorgt, dass er wieder zur Mitte hin gezogen wird.
Soweit ist das alles schon bekannt von normalen "Magnetschwebekreiseln". Solche normalen Kreisel kreiseln oft einige Minuten lang, bis sie, in der Regel hauptsächlich durch Wirbelstromverluste zu stark abgebremst werden.
Die interessante Zusatzfrage ist hier, warum kreiselt der hier angesprochene Kreisel nicht nur Minuten (bis die Reibungsverluste hauptsächlich durch Wirbelströme zugeschlagen haben), sondern einige Tage (bis die Batterien alle sind) ? Durch welchen Mechanismus wird dem Kreisel Nachschub für seine Rotationsenergie zugeführt?
Die Bedienungsanleitung auf der Seite verrät nur, dass offenbar immer dann die Stromzufuhr aus der Batterie angeschaltet wird, wenn sich der Kreisel in der Mitte befindet.
Vermutung: Das ist ein schöner Moment, um mit einem Strompuls aus einer Spule in der Unterlage einen Wirbelstrom anzustoßen, der im Kreisel fließt. Dabei und beim Abklingen des Wirbelstromes im Kreisel könnte ein Drehimpuls auf den Kreisel übertragen werden, der die Reibungsverluste ausgleicht und den Kreisel in Rotation hält. |
|
|
mayap
Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301
|
| mayap Verfasst am: 01. Jan 2010 16:33 Titel: |
|
|
Also den Frosch, von dem ich berichtet habe, hat sich angeblich bereits einen Tag (relativ langsam) drehen können, ohne dass die Reibungsverluste zum tragen kommen.
Ich bin mir halt nie so sicher, was es heisst, wenn in einer verkauftbeschreibung steht "Der Magnetkreisel, der fast ewig läuft"
Aber ich habe auch gerade erst die Anleitung gefunden, die ich vorher verzweifelt gesucht habe
Nur eine Frage zur Erklärung: wieso wird der Kreisel nicht angehalten, wenn die Spule wieder abschaltet?
Quantenmechanisch wäre die Erklärung doch so:
Diamagnet ohne Magnetfeld -> ungeordnete Spins
Diamagnet im Magnetfeld -> Spinordnung steigt, durch Umklappen der Spins wird makroskopisches Drehmoment auf Kreisel übertragen.
Wird dann allerdings das Magnetfeld wieder abgeschaltet, fallen die Spins alle zurück? Oder sind bereits so geordnet, dass ein weiteres Anschalten des Magneten keinen Effekt hätte.
Oder habe ich da was nicht verstanden? |
|
|
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 01. Jan 2010 16:56 Titel: |
|
|
| mayap hat Folgendes geschrieben: | Also den Frosch, von dem ich berichtet habe, hat sich angeblich bereits einen Tag (relativ langsam) drehen können, ohne dass die Reibungsverluste zum tragen kommen.
|
Bei einem diamagnetischen Frosch ist das glaube ich etwas anderes: Der braucht sich nicht schnell genug drehen, damit er nicht umkippt. Der fängt sich an, ein kleines bisschen zu drehen, weil er über den Mechanismus Rotationsenergie zugeführt bekommt, den ich bei unserem Weihnachtskreisel als Rotationsenergie-Nachschubmechanismus vermutet habe.
Ein Magnetkreisel ist ja nicht diamagnetisch. Wenn der sich zu langsam dreht und umkippt, dann fällt er aus seiner Magnetfeldfalle raus, denn die wirkt ja für die umgedrehte Polarisation des Kreiselmagneten abstoßend statt anziehend.
| Zitat: |
Nur eine Frage zur Erklärung: wieso wird der Kreisel nicht angehalten, wenn die Spule wieder abschaltet?
Quantenmechanisch wäre die Erklärung doch so:
Diamagnet ohne Magnetfeld -> ungeordnete Spins
Diamagnet im Magnetfeld -> Spinordnung steigt, durch Umklappen der Spins wird makroskopisches Drehmoment auf Kreisel übertragen.
Wird dann allerdings das Magnetfeld wieder abgeschaltet, fallen die Spins alle zurück? Oder sind bereits so geordnet, dass ein weiteres Anschalten des Magneten keinen Effekt hätte.
Oder habe ich da was nicht verstanden? |
Der Kreisel ist ja gar nicht diamagnetisch, der funktioniert anders.
Der rotiert zunächst einfach mal, weil man ihn mechanisch mit der Hand in Rotation versetzt.
Und für das Aufrechterhalten der Rotation vermute ich wie gesagt kein Magnetisieren oder Entmagnetisieren der Elementarmagnete, sondern einen Mechanismus über die Wirbelströme wie oben erwähnt. |
|
|
mayap
Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301
|
| mayap Verfasst am: 01. Jan 2010 17:27 Titel: |
|
|
Soweit ich weiss, muss auch der Frosch rotieren, habe da mal ne Beschreibung gefunden gehabt, weiss nur leider gar nicht mehr, wo
Das heisst, dass die Bewegung nur der freien Leitungselektronen eine (gegen-)Bewegung des Kreisels verursachen?
Eine kleine für einen Eisenkreisel ergibt, dass sich aufgrund der Impulserhaltung ergeben müsste, dass die Elektronen eine ca. 100.000 mal höhere Geschwindigkeitsänderung erhalten müssen. (Verhältnis Eisenatom zu einem Leitungselektron: 1/(56*2000))
Einfaches Modell:
Kreisel mit 20mm Radius und somit ca. 125mm Umfang. Pro "Stoß" erhält er einen zusätzlichen Umlauf pro Sekunde. (würde ich als durchaus realistische Werte halten)
Das ist ein Geschwindigkeitsgewinn von 0.125m/s für die atome.
Die Elektronen müssten auf eine Geschwindigkeit von 0.125*10^5 m/s gebracht werden. Das sind 100km/s. Klingt irgendwie sehr viel |
|
|
franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
|
| franz Verfasst am: 01. Jan 2010 17:57 Titel: |
|
|
Dank Euch Spielfreunden & alles Gute 2010!!
| mayap hat Folgendes geschrieben: | | Die Dauer der Kreiselbewegung hängt nur damit zusammen, dass er schwebt. |
Den gab es früher mal; war schwer zu bedienen. Das Modell 2009 bewegt sich auf einer Plastedose. Man wird nicht jünger. :-( |
|
|
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 05. Jan 2010 23:28 Titel: |
|
|
| franz hat Folgendes geschrieben: | | Das Modell 2009 bewegt sich auf einer Plastedose. |
Hast du so ein Ding mal in der Hand gehabt? Dann dürfte das in der Tat dafür sprechen, dass der Hauptbremseffekt nicht die Reibung durch Kreiseln auf einer Oberfläche oder durch Luftreibung beim Schweben sein dürfte, sondern eher die in der Unterlage induzierten Wirbelströme.
Wenn diese Unterlage aus Plastik ist (weil man keinen Magneten in der Unterlage braucht, um den Kreisel in der Schwebe zu halten), ist das natürlich eine Möglichkeit, solche Wirbelstromverluste zu reduzieren 
Hat diese Unterlage vielleicht eine Delle, so dass der Kreisel dadurch schon eher in der Mitte gehalten wird und dort öfter mal vorbeikommt?
| mayap hat Folgendes geschrieben: | | Pro "Stoß" erhält er einen zusätzlichen Umlauf pro Sekunde. |
Das wäre recht viel. Ich würde schätzen, da dürfte auch deutlich weniger reichen, um die Reibungsverluste auszugleichen und den Kreisel am Laufen zu halten.
| mayap hat Folgendes geschrieben: | | Soweit ich weiss, muss auch der Frosch rotieren, |
Würde ich nicht so sagen. Der Frosch schwebt auch so. Wenn er mal ein bisschen rotiert, dann nicht viel mehr, als er durch Abstoßen an den Seitenwänden selbst verursachen kann. Siehe zum Beispiel folgendes nettes Video:
http://www.youtube.com/watch?v=A1vyB-O5i6E |
|
|
mayap
Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301
|
| mayap Verfasst am: 06. Jan 2010 12:56 Titel: |
|
|
| dermarkus hat Folgendes geschrieben: |
| mayap hat Folgendes geschrieben: | | Pro "Stoß" erhält er einen zusätzlichen Umlauf pro Sekunde. |
Das wäre recht viel. Ich würde schätzen, da dürfte auch deutlich weniger reichen, um die Reibungsverluste auszugleichen und den Kreisel am Laufen zu halten.
|
Selbst wenn das nur 1/10 Umdrehung ist, sind das bei angenommenen 10 Umdrehungen pro sekunde für einen Kreisel, was ja nicht so wirklich viel erscheint, nur 1% der Winkelgeschwindigkeit pro Stoß und immer noch 10km/s. Mit groben Eckdaten (Cu-Kreisel, Ausmasse wie oben, 5mm Höhe) erhalte ich dann einen ungefähren mittleren induzierten Kreisstrom von 12500 A. Am Rand 25000A...Ich bekomme für die Fläche von 20mm x 5mm und einen mittleren Umfang von 62.5mm einen Widerstand von ca. 10µOhm -> P = R*I^2 => 1,6kW Leistung, die durch den Widerstand des Kreisels verloren geht...Funktioniert wohl nur bei Supraleitern so |
|
|
etom
Anmeldungsdatum: 14.02.2010
Beiträge: 2
|
| etom Verfasst am: 14. Feb 2010 01:22 Titel: |
|
|
|
Den Magnet-Dauerkreisel Top-Secret gibts übrigens bei Spieleshop deutlich günstiger. |
|
|
franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
|
|
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
