磁石と浮遊

質問

磁力だけで、空中に物を浮揚させれるもの、電磁石の反作用原理を応用した浮揚現象で、何かを浮かせれたらと思っています。

磁力だけで、空中に物を浮揚させれるもの、電磁石の反作用原理を応用した浮揚現象で、何かを浮かせれたらと思っています。
地球儀が磁石によって浮遊しているのを見かけます。
私も似たようなものを、作りたいですけど、専門知識とかが全く
無いので、アドバイスしてくれる方がいたら光栄です。
どのように作ったらいいのか、詳しく教えていただけたらと
思っています。
参考になる資料、本があったらよろしくお願いします。

回答No.1

mtaka2

質問があまりに漠然としすぎているので、答えも漠然としたものになってしまいますが、
磁力には、同じ極同士が反発する「斥力」と、異なる極が互いに引き寄せ合う「引力」の二種類があります。
どちらの力も、「近づくほど力が強くなる」という特徴があります。

では、「空中に物を浮揚させる」のに、このどちらを使うかですが、

・力の強さのコントロール
「引力を使って上からぶら下げる」ようにした場合、ちょうどバランスを取れている点を基準にして、
「その点より近づく(上がる)と、力が強くなるので、より近づいて(上がって)いく」
「その点より離れる(下がる)と、力が弱くなるので、より離れて(下がって)いく」
ということになり、ちょっとでも位置がずれるとバランスが破綻してしまいます。

一方、
「斥力を使って下から持ち上げる」ようにして浮揚させる場合、ちょうどバランスが取れている点を基準にして、
「その点より近づく(下がる)と、力が強くなるので、また離れる(上がる)」
「その点より離れる(上がる)と、力が弱くなるので、また近づく(下がる)」
と、バランスが取れている点に戻るようになるので、浮揚が安定します。

というわけで、力の強さのコントロールという点では、
斥力を使って持ち上げる力で「浮揚」させる方が簡単です。

・向きのコントロール
上記は、力の強さに注目した場合ですが、力のかかる向きについての安定性を考えます。
力のかかる方向にに対し、真っ直ぐ動くとはかぎりません。

回答No.1 でも答えられていますが
斥力を使った場合は、「反発する力によって真っ直ぐ離れていく」よりは「反発する力によって向きが変わる」方が容易です。そのため、斥力を使った場合、真っすくな所からちょっとでも傾くと、どんどん傾いていって破綻してしまいます。
一方、引力を使った場合は、傾いても、また真っ直ぐになるように「引き寄せ」ますから、真っ直ぐな状態を維持するように、バランスが安定しています。
つまり、傾きのコントロールという点では、引力を使った方が簡単です。

上記のように、引力斥力どちらも一長一短です。
たぶん、一番簡単なのは「斥力を使った独楽」じゃないかと思います。
http://www.s-yamaga.jp/garakuta/ukuchikyugi/ukuchikyugi.htm
ここに挙げられていますが、
独楽は回転することで「直立した状態を維持する力」がはたらきます。
磁石を独楽にして回転させ、地面と同極の反発力で「下から持ち上げる」ようにすれば、
「力の強さ」の点では、磁力の特徴により、一定の高さで安定します。
「向き」の点では、独楽の特徴により、倒れないように直立した状態で安定します。

ということで、空中で回転し続ける独楽になります。
ただし、回転が止まると、直立したバランスを維持できなくなって倒れて落ちてしまいます。

あるいは、力のバランスがちょっと微妙ですが、
磁力だけで浮揚を維持するためには、
斥力引力両方使うという方法もあります。
下から斥力を使って持ち上げる方で、「浮揚する高さ」を確保し、
上から引力を使って引き上げる方で、「傾かないように直立したバランス」を確保します。