Levitasi adalah mengatasi gravitasi, di mana subjek atau objek berada di ruang angkasa tanpa dukungan. Kata "levitasi" berasal dari bahasa Latin Levitas, yang berarti "ringan".
Levitasi salah disamakan dengan terbang, karena yang terakhir didasarkan pada hambatan udara, itulah sebabnya burung, serangga, dan hewan lain terbang, dan tidak melayang.
Levitasi dalam fisika
Levitasi dalam fisika mengacu pada posisi stabil suatu benda dalam medan gravitasi, sedangkan benda tersebut tidak boleh menyentuh benda lain. Levitasi menyiratkan beberapa kondisi yang diperlukan dan sulit:
- Gaya yang dapat mengimbangi tarikan gravitasi dan gaya gravitasi.
- Gaya yang dapat menjamin stabilitas tubuh di luar angkasa.
Dari hukum Gauss dapat disimpulkan bahwa dalam medan magnet statis, benda atau benda statis tidak dapat melayang. Namun, jika Anda mengubah kondisi, Anda dapat mencapai levitasi.
Levitasi Kuantum
Masyarakat umum pertama kali menyadari levitasi kuantum pada Maret 1991, ketika sebuah foto menarik diterbitkan di jurnal ilmiah Nature. Itu menunjukkan direktur Laboratorium Penelitian Superkonduktivitas Tokyo, Don Tapscott, berdiri di atas pelat superkonduktor keramik, dan tidak ada apa pun di antara lantai dan pelat. Foto itu ternyata nyata, dan pelat, yang bersama dengan sutradara yang berdiri di atasnya, berbobot sekitar 120 kilogram, dapat melayang di atas lantai berkat efek superkonduktivitas yang dikenal sebagai efek Meissner-Ochsenfeld.
levitasi diamagnetik
Ini adalah nama jenis yang ditangguhkan dalam medan magnet dari benda yang mengandung air, yang merupakan diamagnet, yaitu bahan yang atomnya mampu dimagnetisasi melawan arah elektromagnetik utama bidang.
Dalam proses levitasi diamagnetik, peran utama dimainkan oleh sifat diamagnetik konduktor, yang atomnya, di bawah aksi medan magnet eksternal, sedikit mengubah parameter pergerakan elektron dalam molekulnya, yang mengarah pada munculnya medan magnet lemah yang berlawanan arah dengan medan magnet utama. Efek medan elektromagnetik yang lemah ini cukup untuk mengatasi gravitasi.
Untuk mendemonstrasikan levitasi diamagnetik, para ilmuwan berulang kali melakukan eksperimen pada hewan kecil.
Tipe levitasi ini digunakan dalam eksperimen pada benda hidup. Selama percobaan dimedan magnet eksternal dengan induksi sekitar 17 Tesla, keadaan tersuspensi (levitasi) katak dan tikus tercapai.
Menurut hukum III Newton, sifat diamagnet dapat digunakan sebaliknya, yaitu untuk mengangkat magnet dalam medan diamagnet atau menstabilkannya dalam medan elektromagnetik.
Levitasi diamagnetik identik dengan levitasi kuantum. Artinya, seperti halnya efek Meissner, ada perpindahan mutlak medan magnet dari bahan konduktor. Satu-satunya perbedaan kecil adalah bahwa untuk mencapai levitasi diamagnetik, diperlukan medan elektromagnetik yang jauh lebih kuat, namun, sama sekali tidak perlu mendinginkan konduktor untuk mencapai superkonduktivitasnya, seperti halnya dengan levitasi kuantum.
Di rumah, Anda bahkan dapat mengatur beberapa percobaan levitasi diamagnetik, misalnya, jika Anda memiliki dua pelat bismut (yang merupakan diamagnet), Anda dapat mengatur magnet dengan induksi rendah, sekitar 1 T, dalam keadaan ditangguhkan. Selain itu, dalam medan elektromagnetik dengan induksi 11 Tesla, Anda dapat menstabilkan magnet kecil dalam keadaan tersuspensi dengan menyesuaikan posisinya dengan jari Anda, tanpa menyentuh magnet sama sekali.
Diamagnet yang sering muncul hampir semuanya adalah gas inert, fosfor, nitrogen, silikon, hidrogen, perak, emas, tembaga, dan seng. Bahkan tubuh manusia diamagnetik dalam medan magnet elektromagnetik yang tepat.
levitasi magnetik
Magnetic levitation efektifmetode mengangkat benda menggunakan medan magnet. Dalam hal ini, tekanan magnet digunakan untuk mengkompensasi gravitasi dan jatuh bebas.
Menurut teorema Earnshaw, tidak mungkin menahan sebuah benda dalam medan gravitasi dengan mantap. Artinya, levitasi dalam kondisi seperti itu tidak mungkin, tetapi jika kita memperhitungkan mekanisme kerja diamagnet, arus eddy, dan superkonduktor, maka levitasi yang efektif dapat dicapai.
Jika levitasi magnetik memberikan gaya angkat dengan dukungan mekanis, fenomena ini disebut pseudo-levitasi.
efek Meissner
Efek Meissner adalah proses perpindahan absolut medan magnet dari seluruh volume konduktor. Ini biasanya terjadi selama transisi konduktor ke keadaan superkonduktor. Inilah yang membedakan superkonduktor dari yang ideal - meskipun keduanya tidak memiliki hambatan, induksi magnetik dari konduktor ideal tetap tidak berubah.
Untuk pertama kalinya fenomena ini diamati dan dijelaskan pada tahun 1933 oleh dua fisikawan Jerman - Meissner dan Oksenfeld. Itulah mengapa levitasi kuantum kadang-kadang disebut efek Meissner-Ochsenfeld.
Dari hukum umum medan elektromagnetik, dapat disimpulkan bahwa dengan tidak adanya medan magnet dalam volume konduktor, hanya arus permukaan yang ada di dalamnya, yang menempati ruang di dekat permukaan superkonduktor. Dalam kondisi ini, superkonduktor berperilaku dengan cara yang sama seperti diamagnet, meskipun bukan diamagnet.
Efek Meissner dibagi menjadi penuh dan sebagian, dalamtergantung pada kualitas superkonduktor. Efek Meissner penuh diamati ketika medan magnet sepenuhnya dipindahkan.
Superkonduktor suhu tinggi
Ada beberapa superkonduktor murni di alam. Sebagian besar bahan superkonduktornya adalah paduan, yang paling sering hanya menunjukkan efek Meissner parsial.
Dalam superkonduktor, kemampuan untuk sepenuhnya menggantikan medan magnet dari volumenya yang memisahkan bahan menjadi superkonduktor jenis pertama dan kedua. Superkonduktor jenis pertama adalah zat murni, seperti merkuri, timbal dan timah, mampu menunjukkan efek Meissner penuh bahkan di medan magnet tinggi. Superkonduktor tipe kedua paling sering adalah paduan, serta keramik atau beberapa senyawa organik, yang, dalam kondisi medan magnet dengan induksi tinggi, hanya mampu memindahkan sebagian medan magnet dari volumenya. Namun demikian, dalam kondisi kekuatan medan magnet yang sangat rendah, hampir semua superkonduktor, termasuk tipe II, mampu menghasilkan efek Meissner penuh.
Beberapa ratus paduan, senyawa, dan beberapa bahan murni diketahui memiliki karakteristik superkonduktivitas kuantum.
Pengalaman Peti Mati Muhammad
"peti mati Muhammad" adalah sejenis trik dengan levitasi. Ini adalah nama eksperimen yang dengan jelas menunjukkan efeknya.
Menurut legenda Muslim, peti mati Nabi Muhammad berada di udara dalam keadaan limbo, tanpa dukungan dan dukungan. Tepatmaka nama pengalamannya.
Penjelasan ilmiah tentang pengalaman
Superkonduktivitas hanya dapat dicapai pada suhu yang sangat rendah, sehingga superkonduktor harus didinginkan terlebih dahulu, misalnya dengan gas suhu tinggi seperti helium cair atau nitrogen cair.
Kemudian magnet ditempatkan pada permukaan superkonduktor yang didinginkan datar. Bahkan di medan dengan induksi magnetik minimum tidak melebihi 0,001 Tesla, magnet naik di atas permukaan superkonduktor sekitar 7-8 milimeter. Jika Anda secara bertahap meningkatkan kekuatan medan magnet, jarak antara permukaan superkonduktor dan magnet akan semakin bertambah.
Magnet akan terus melayang sampai kondisi eksternal berubah dan superkonduktor kehilangan karakteristik superkonduktornya.
