En 2021, le scientifique turc Hamdi Ucar a découvert une nouvelle forme de lévitation magnétique, dans laquelle un aimant en rotation rapide faisait léviter un aimant proche. Ce phénomène, qui défiait la physique classique, a été reproduit et étudié par le professeur Rasmus Bjørk et son équipe. Ils ont découvert que l’aimant en lévitation s’aligne avec l’aimant en rotation, créant un équilibre semblable à celui d’une toupie. Crédit : Issues.fr.com
Des scientifiques de l’Université technique du Danemark (DTU) ont confirmé la physique sous-jacente d’un phénomène récemment découvert de lévitation magnétique.
En 2021, un scientifique turc a publié un document de recherche détaillant une expérience dans laquelle un aimant était fixé à un moteur, le faisant tourner rapidement. Lorsque cette configuration a été rapprochée d’un deuxième aimant, ce dernier a commencé à tourner et a soudainement plané dans une position fixe à quelques centimètres de là.
Bien que la lévitation magnétique n’ait rien de nouveau – l’exemple le plus connu est probablement celui des trains Maglev qui s’appuient sur une forte force magnétique pour la portance et la propulsion – l’expérience a intrigué les physiciens car ce phénomène n’a été décrit par la physique classique, ou, du moins, par aucun des physiciens. mécanisme connu de lévitation magnétique.
Lévitation magnétique démontrée à l’aide d’un outil Dremel faisant tourner un aimant à 266 Hz. L’aimant du rotor mesure 7x7x7 mm3 et l’aimant flottant mesure 6x6x6 mm3. Cette vidéo montre la physique décrite dans la recherche. Crédit : DTU.
Mais c’est maintenant le cas. Rasmus Bjørk, professeur à DTU Energy, a été intrigué par l’expérience d’Ucar et a décidé de la reproduire avec Joachim M. Hermansen, étudiant en maîtrise, tout en comprenant exactement ce qui se passait. La réplication était facile et pouvait être réalisée en utilisant des composants disponibles dans le commerce, mais sa physique était étrange, explique Rasmus Bjørk :
« Les aimants ne doivent pas flotter lorsqu’ils sont proches les uns des autres. Habituellement, ils s’attirent ou se repoussent. Mais si vous faites tourner l’un des aimants, il s’avère que vous pouvez réaliser ce vol stationnaire. Et c’est là ce qui est étrange. La force affectant les aimants ne devrait pas changer simplement parce que vous faites tourner l’un d’eux. Il semble donc qu’il y ait un couplage entre le mouvement et la force magnétique », dit-il.
Les résultats ont récemment été publiés dans la revue Révision de physique appliquée.
Plusieurs expériences pour confirmer la physique
Les expériences impliquaient plusieurs aimants de tailles différentes, mais le principe restait le même : en faisant tourner un aimant très rapidement, les chercheurs ont observé comment un autre aimant situé à proximité, surnommé « aimants flottants », commençait à tourner à la même vitesse tout en se verrouillant rapidement. une position où il est resté en vol stationnaire.
Ils ont constaté que lorsque l’aimant flottant se verrouillait en position, il était orienté près de l’axe de rotation et vers le pôle similaire de l’aimant du rotor. Ainsi, par exemple, le pôle nord de l’aimant flottant, pendant qu’il tournait, restait pointé vers le pôle nord de l’aimant fixe.
Ceci est différent de ce à quoi on s’attendait sur la base des lois de la magnétostatique, qui expliquent le fonctionnement d’un système magnétique statique. Il s’avère cependant que ce sont précisément les interactions magnétostatiques entre les aimants en rotation qui sont responsables de la création de la position d’équilibre du flotteur, comme l’a découvert Frederik L. Durhuus, co-auteur et doctorant, à l’aide de simulations du phénomène. Ils ont observé un impact significatif de la taille de l’aimant sur la dynamique de lévitation : des aimants plus petits nécessitaient des vitesses de rotation plus élevées pour la lévitation en raison de leur plus grande inertie et plus ils flottaient haut.
« Il s’avère que l’aimant flottant veut s’aligner avec l’aimant en rotation, mais il ne peut pas tourner assez vite pour le faire. Et tant que ce couplage est maintenu, il planera ou lévitera », explique Rasmus Bjørk, et poursuit :
« On pourrait le comparer à une toupie. Il ne tiendra pas debout à moins qu’il ne tourne mais soit verrouillé en position par sa rotation. Ce n’est que lorsque la rotation perd de l’énergie que la force de gravité – ou dans notre cas la poussée et la traction des aimants – devient suffisamment importante pour briser l’équilibre.
