Магнит включения / выключения для чисто механического (без источника питания) устройства, похожего на рельсотрон.

Вот физика обычного эксперимента с рельсотроном. Я предполагаю, что это зависит от напряжения батареи и силы магнитов, но большинство бытовых экспериментов могут привести в действие легкий снаряд на несколько сантиметров. Вот основная концепция:введите описание изображения здесь

Этот эксперимент крутой. Однако, несмотря на скромные размеры, они все же относительно сложны с точки зрения материалов. Чтобы создать силу Лоренца , как показано выше, нужен источник питания. Это означает, что нам также понадобятся такие вещи, как батарея, зажимы типа «крокодил» и т. д.

Мне было интересно, можем ли мы с помощью определенного гаджета упростить конструкцию и, возможно, повысить прочность устройства? Гаджет, который я имел в виду, представляет собой магнит включения / выключения, который изображен здесь:

введите описание изображения здесь

Этот конкретный магнит включения / выключения рассчитан на 150 фунтов силы. Я хотел бы изучить физику использования магнита включения / выключения, чтобы сделать очень простое устройство, похожее на рельсотрон. Позвольте мне попытаться сформулировать это в вопросе, на который можно ответить:

Вопрос: Если бы кто-то прикрепил какую-то трубку нужного диаметра к нижней части магнита включения/выключения и активировал магнит, когда противоположно заряженный магнит был обращен к нему, было бы все, что вам нужно, чтобы провести грубый эксперимент, похожий на рельсотрон? ? Если да, то действительно ли сила будет равна 150 фунтам согласно спецификациям, или сила отталкивания рассчитывается по-другому?

Ответы (3)

Было бы очень, очень сложно включать и выключать этот магнит с механическим переключением достаточно быстро, чтобы сделать приемлемую демонстрацию рельсотрона. Я использую этот тип магнита в своих хобби, так что хорошо их знаю.

Вы бы лучше сделали рельсотрон с электромагнитами. См., например , рельсовую пушку

Редактировать : Сила в 150 фунтов в спецификациях относится к тому, насколько тяжелый объект может поднять магнит. Но сила, с которой магнит действует на кусок железа, резко уменьшается по мере увеличения расстояния между магнитом и железом. Да, возможно, переключаемый магнит мог бы притянуть снаряд силой в 150 фунтов, но только на очень коротком расстоянии, примерно пять сотых дюйма. Допустим, снаряд весит одну десятую фунта, а сила равна 150 фунтам. Тогда ускорение будет примерно в 1500 раз больше ускорения свободного падения. Снаряд продвинется на пять сотых дюйма при попадании в магнит примерно за 0,01 секунды. Вы не успеете выключить магнит.

Если вы установите длинный горизонтальный воздушный стол таким образом, чтобы получить линейное движение практически без трения, можно было бы проиллюстрировать принцип рельсовой пушки с помощью механически переключаемых магнитов, но ваш расчет времени должен быть сверхчеловечески точным, потому что эффективная дальность магниты такие короткие. Магниты должны быть включены, когда снаряд находится в пределах, скажем, сантиметра от магнита, а затем выключены до того, как снаряд пройдет центр магнита. Время реакции человека составляет около 1/3 секунды. На скорости 60 миль в час (ОЧЕНЬ медленно для рельсовой пушки) снаряд пролетит почти 30 футов за 1/3 секунды. В принципе, человек не может реагировать достаточно быстро, даже если бы магнит можно было переключать достаточно быстро.

Вот видео, как могут работать такие магниты: https://www.youtube.com/watch?v=zsrxzkbKnkc
Это просто вращающийся цилиндрический магнит в трубке с прорезями из мягкого железа.

Я сомневаюсь, что можно было бы переключать это устройство достаточно быстро, чтобы индуцировать достаточно сильные токи по закону Ленца в куске меди или алюминия на прорези железной трубки с прорезями. Он не будет прыгать, не то что классическая демонстрация физики прыжкового кольца .

Я полагаю, вы могли бы использовать два из них, один во включенном положении, а другой в выключенном положении. Они должны привлекать. Когда второй магнит также повернут во включенное положение, они разойдутся, когда одинаковые полюса будут обращены друг к другу.

Пистолет не получится. " Пушка Гаусса " должна быть веселее.

Так что вместо силы Лоренца вы просто используете отталкивание полюсов, если я правильно понимаю. Если так, то я не вижу причин, по которым вы не могли бы это сделать, просто убедитесь, что у магнитного снаряда достаточно сильное магнитное поле, а масса достаточно мала, чтобы вы получили нужное ускорение. Конечно, все ваши снаряды должны быть магнитными и, вероятно, довольно сильными, поэтому я не уверен, насколько жизнеспособна эта конструкция в качестве полезной метательной установки.