|
|
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
 |
|
Колебательное движение тел, взвешенных в магнитных коллоидных наносистемах |
Чашка "Неваляшка". 
Крючки с поводками Mikado SSH Fudo "SB Chinu", №4BN, поводок 0,22 мм. 
Наклейки для поощрения "Смайлики 2". Реферат Колебательное движение тел, взвешенных в магнитных коллоидных наносистемах В случае, когда плавающее в жидкости тело погружено в нее частично, его равновесие осуществляется за счет равенства сил тяжести и архимедовой силы, действующей на погруженную часть тела. Воздействие дополнительной внешней силы, сонаправленной с силой тяжести приводит к дополнительному погружению тела. После же прекращения ее действия тело возвращается к положению равновесия за счет выталкивающей силы, при этом, оно может совершать колебательное движение, продолжительность которого определяется добротностью системы. Целью настоящей работы является исследование подобного рода колебательного движения, совершаемого телом, частично погруженным в среду, способную намагничиваться при воздействии магнитного поля. В этом случае, возможно использование периодически действующей выталкивающей силы, создаваемой магнитным полем. Магнитные коллоидные наносистемы (магнитные жидкости) обладают рядом интересных свойств, обусловленных уникальным сочетанием их текучести и способности намагничивания в магнитном поле . Одним из таких свойств является выталкивание немагнитного тела, погруженного в магнитную жидкость в область более слабого магнитного поля. В случае использования периодически изменяющегося магнитного поля, сила, действующая на такое тело, становится переменной. Для проведения экспериментальных исследований использовалась установка, общая схема которой приведена на рисунке 1. Рис.1. Экспериментальная установка. 1 – электродвигатель с редуктором; 2 – катушка; 3, 4 – источники тока; 5 – амперметр; 6 – стеклянная колба; 7 – осветитель теневой проекции; 8 – экран с миллиметровой бумагой. Рис.2 Схема установкиРис.3 Стеклянный плавок 1 – электродвигатель с редуктором; 2 – катушка; 3, 4 – источники тока; 5 – амперметр; 6 – стеклянная колба; 7 – немагнитное тело (стеклянный поплавок, рис.3); 8 – МЖ; В качестве объекта исследования использовалось тело (рис.3), представляющее собой стеклянную ампулу, частично заполненную свинцовой дробью с продолжением в виде цилиндрической трубки. При определенном количестве дробинок такой поплавок устанавливался вертикально в жидкости, так что его конец в виде цилиндрической трубки находился над ее поверхностью. Магнитный наноколлоид был налит в цилиндрическую кювету 6 (Рис.1), которая устанавливалась на намагничивающее устройство 2. В качестве намагничивающего устройства использовалась катушка с малой высотой и ферромагнитным сердечником из магнитомягкого железа. Оценка амплитуды колебаний проводилась по теневой проекции конца поплавка на экране 8 с миллиметровой сеткой. Для создания периодически воздействующего поля было сконструировано устройство 1, периодически подающее напряжение прямоугольной формы на намагничивающую систему. Рис.4 Двигатель с редуктором 1 – электродвигатель с редуктором; 2 – диск, одна сторона которого замыкает цепь, связанную с катушкой, другая размыкает ее; 3 – щетки. При воздействии магнитного поля, поплавок испытывал дополнительную выталкивающую силу за счет взаимодействия поля с магнитной жидкостью.
Ее появление может быть объяснено следующим образом. Действие магнитного поля приводит к намагничиванию жидкой среды, а в случае разрыва ее оплошности (например, нахождения в ней немагнитных тел) на границах раздела возникают магнитные полюса. Немагнитные тела при этом могут быть уподоблены “магнитным дырам“, имеющим магнитный момент, направленный противоположно полю. Если тело имеет анизотропную форму, то оно устанавливается большой осью вдоль поля (что приводило к большей устойчивости исследованного нами объекта), в случае же неоднородного поля на тело воздействует сила, стремящаяся вытолкнуть его в область более слабого поля. Величина этой силы определяется выражением: где - магнитный момент магнитной дырки. Величина , может быть представлена в виде , где магнитная восприимчивость магнитной жидкости, - размагничивающий фактор тела, - его объем. С учетом этого, для справедливо выражение: Периодическое воздействие такой силы приводит к возникновению вынужденных колебаний погруженного в жидкость тела, что и наблюдалось при проведении эксперимента. Создание периодически действующей силы осуществлялось за счет подачи на намагничивающую систему однополярных прямоугольных импульсов напряжения со скважностью, равной длительности импульса. Для создания таких импульсов использовался двигатель 1 (Рис.4) с регулированной частотой вращения, на оси которого закреплялся диск 2, половина поверхности которого была проводящей, вторая – изолирована диэлектрической пленкой (рис.4). К диску прижаты графитовые щетки 3, которые в случае нахождения их на проводящем секторе замыкали цепь питания электромагнита, и размыкали ее, оказавшись вследствие вращения диска на его непроводящем секторе. Такое устройство позволяло получать импульсы тока в намагничивающей системе до 1 А. Частота следования импульсов изменялась за счет регулирования скорости вращения вала двигателя путем изменения, подаваемого на него напряжения от автономного источника питания (4). Оказалось, что амплитуда колебаний погруженного в магнитный наноколлоид объекта исследования, возникающих вследствие периодически действующего магнитного поля, зависит от частоты воздействующей силы (частоты переменного магнитного поля). Первоначальное увеличение частоты приводит к увеличению амплитуды, а при некотором значении частоты вынуждающей силы зависимость амплитуды от частоты имеет максимум, характерный для резонансных явлений. Было установлено, что при более высоком значении переменной силы максимум более выражен, кроме того, его крутизна зависит от вязкости жидкости и параметров колеблющегося тела. На рис.5 показаны графики зависимостей амплитуды колебаний ампулы от частоты поля при различных значениях величины импульса тока в намагничивающей системе.Очевидно, наблюдающееся явление увеличения амплитуды колебаний является следствием совпадения частоты собственных колебаний частично погруженного в жидкость тела с частотой периодически изменяющейся внешней силы. Для проверки этого оценим частоту собственных колебаний используемого объекта исследований. С этой целью проведем аналогию между его колебаниями и колебаниями пружинного маятника.
Как известно, колебания маятника осуществляются благодаря наличию силы, возвращающей тело к положению его равновесия. В случае пружинного маятника такой силой является сила упругости , а частота его собственных колебаний равна . В нашем случае роль силы, возвращающей тело в равновесное состояние, является выталкивающая сила, возвращающая тело в положение равновесия. Нетрудно показать, что выражение для этой силы запишется в виде , где - площадь перечного сечения погруженного цилиндра, - смещение тела от положения равновесия. Сравнивая выражение для этой силы с силой упругости, можно определить выражение для , т.е., . Тогда . Последнее выражение позволяет рассчитать частоту собственных колебаний ампулы (в предположении малости сил сопротивления). Ее значение можно определить также экспериментально, сместив тело от положения равновесия (погрузив дополнительно на некоторое расстояние) и, затем, предоставив ему некоторое время находиться в колебательном движении. Проведенные эксперименты и расчеты показали, что собственная частота колебаний исследуемого тела близка к резонансной частоте, в случае его вынужденных колебаний. Проведенные исследования позволили сделать вывод о возможности применения исследованного явления на практике. В частности, возникла идея использования магнитного наноколлоида с введенным в него немагнитным наполнителем (шлифовальным порошком) для шлифовки поверхностей деталей. В этом случае деталь закрепляется в кювете с намагничивающей жидкостью так, что предназначенная для шлифовки плоскость детали образует некоторый острый угол к горизонтали. Предварительно в магнитном наноколлоиде размешивается шлифовальный порошок (алмазные или корундовые немагнитные частицы). Кювету располагают в переменном неоднородном магнитном поле, направленном вдоль вертикали. В результате воздействия поля немагнитные частицы выталкиваются из области более сильного поля и прижимаются к поверхности. В случае периодического воздействия поля они совершают колебательные движения, шлифуя поверхность. Предварительно проделанные эксперименты позволяют заключить о возможности разработки такого способа шлифовки. Таким образом, в настоящей работе исследованы особенности колебательного движения помещенных в магнитный наноколлоид немагнитных тел при воздействии неоднородного, периодически изменяющегося магнитного поля, обнаружено и исследовано явление резонанса при таких колебаниях. На основе анализа проведенных исследований и результатов предварительных опытов показана возможность разработки нового способа шлифовки деталей. Литература Блум Э.Я., Майоров М.М., Цеберс А.О. Магнитные жидкости. Гомулина Н.Н. Компьютерные обучающие и демонстрационные программы. // «Физика», 1999, № 12. Повышение эффективности наглядности при использовании динамических компьютерных моделей // Теоретические проблемы физического образования. – С.-Петербург: Образование, 1996. – 87 с. Стариченко Б.Е. Компьютерные технологии в образовании. Инструментальные системы педагогического назначения. Теория и методика обучения физике в школе. Частные вопросы. Под ред. С.Е.
Образование микроскопической чёрной дыры, даже если она будет устойчива (а большинство учёных считают, что она распадётся за малые доли секунды благодаря излучению Хокинга, хотя есть и несогласные ), не должно привести к немедленному засасыванию в неё всего вещества Земли, так как размеры её будут около размеров атома, а вокруг неё будет микроскопический аккреционный диск, который будет дозировать поступление вещества. Но такая микро-чёрная дыра неизбежно упадёт в сторону центра Земли, проскочит его и начнёт совершать колебательные движения. 5) Возникновение магнитного монополя на LHC в Церне. Магнитный монополь может ускорять распад протонов, приводя к огромному выделению энергии, однако в отчёте ЦЕРН по безопасности предполагается, что даже если такой монополь возникнет, он быстро покинет Землю. Приведённый список наверняка неполон, так как он описывает только то, что мы знаем, тогда как в экспериментах мы сталкиваемся с тем, чего не знаем. Погодовая вероятность опасного физического эксперимента растёт с течением времени, так как всё более высокоэнергетичные установки вводятся в строй и изобретаются новые способы достижения высоких энергий, а также применения их к объектам, к которым они обычно не применяются в природе
1. Закон сохранения массы до Эйнштейна и после
2. Закон сохранения энергии в природе. Загрязнение окружающей среды
3. Динамические законы и механический детерминизм
4. Занятия физкультурой для беременных женщин и рожениц, страдающих избыточной массой тела
9. Закон сохранения момента импульса
11. Нарушаемость физических законов сохранения: философская апробация и научная перспектива
12. Регулировка массы тела в процессе спортивной тренировки
13. Эвристические функции законов сохранения
15. Законы сохранения и принципы, действующие в природе
16. Дефицит массы тела у хирургических больных и роль парентерального питания в его компенсации
Набор карандашей цветных "Сафари", 36 цветов. 
Мягкая игрушка "Груффало". 17. Законы сохранения и симметрия
18. Движение тел переменной массы. Основы теоретической космонавтики
19. Спектр масс элементарных частиц, связь микро и макро масштабов, соотношение космических энергий
20. Законы движения небесных тел и строение Солнечной системы
25. Механические свойства твердых тел в практике
26. Закон динамики вращательного движения. Скорость и энергия внешних сил. Расчет КПД
27. Исследование движения центра масс межпланетных космических аппаратов
28. Обзор методов и способов измерения физико-механических параметров рыбы
29. План ГО объекта N135: Механический завод
30. Нетрадиционные источники энергии
32. Юрисдикционное действие антимонопольных законов
Шкатулка декоративная "Стиль", 15,5x12,5x11,5 см (бутылочный). 
Набор ковриков "Kamalak Tekstil" для ванной, 50х50 см и 50x80 см (фиолетовый). 
Фоторамка на 11 фотографий С31-021 Alparaisa "Family", коричневый, 47x53,5 см. 33. Статьи Закона о трудовой деятельности касательно Юридического лица
34. Наследственная масса как объект правоотношений
35. Понятие договора найма по Закону о договорных и внедоговорных обязанностях
36. Законы Хаммурапи – выдающийся памятник права Древнего Вавилона
41. Конституция – основной закон государства. Основы конституционного строя
44. Виды ненадлежащей рекламы по закону о рекламе
45. Цели, задачи и структура Федерального закона № 122-ФЗ
46. Основные виды деликтов в законах XII таблиц
47. Действие закона во времени, в пространстве, по кругу лиц
48. Право и закон: грани соотношения
Набор детской складной мебели "Маша и Медведь. Азбука 3". 
Вешалка для одежды напольная, раздвижная ТД-00013, 1600x430x1550 мм. 
Металлическая клетка-корона, белая, 16,5x21,5 см. 49. Конституция в киберпространстве: закон и свобода за электронной границей (english/russian)
50. Разработка коллекции мужской одежды на весну – лето 2002 г. под девизом «Закон соответствия»
51. Сохранение культурного наследия в Российской Федерации
52. Вечные законы человеческого бытия в романе Шолохова "Тихий Дон"
57. Структура аффинного пространства над телом
58. Обратная задача обеспечения требуемого закона движения
60. Механические и хирургические методы контрацепции
61. Температура тела, лекарственные препараты
63. Прокурорский надзор за исполнением законов
64. Проблемы укрепления законности и правопорядка
Багетная рама "Emma" (цветной), 40х50 см. 
Полотенце вафельное "Дельфинарий", банное, пляжное, 100х150 см. 
Крафт-бумага оберточная, в рулоне, 1,02х30 метров. 65. Обратная сила закона. Теория и практика применения на примере преступлений против собственности
66. Уголовный закон: понятие, признаки, значение
67. Вопрос о действии промежуточного закона
68. Использование солнечной энергии
69. Красная книга. Закон об особо охраняемых территориях.
74. Методика организации внеклассной работы по сохранению и укреплению здоровья школьников
76. Жидкости, применяемые для охлаждения ДВС
79. Рабочая жидкость
Развивающая игра "Магнитные истории. В гостях у сказки". 
Пазл "Лесные животные". 
Шкатулка для ювелирных украшений "Чайная роза" 17,5x17,5x9,5 см. 83. Исследование влияния функциональных химических веществ на обезвоживание волокнистой массы
84. Обзор методов и способов измерения физико-механических параметров рыбы
85. Технологическая карта механической обработки «Шкив»
89. Проект зон ТО-2 и ПР с разработкой слесарно-механического отделения
90. Психологический смысл психофизических законов
91. Термоэмиссионный преобразователи энергии
92. Фотоэлектрические преобразователи энергии
93. Церковь - евхаристическая община, собрание верующих, Тело Христово, Таинство
94. Режимы и способы хранения зерновых масс
95. Альтернативные источники энергии
96. Твердое тело
Набор детских столовых приборов Apollo "Fluffy", 2 предмета. 
Сушилка для белья на ванну "Ника СБ4". 
Набор салатниц "Loraine", 10 предметов. 97. УСТОЙЧИВОСТЬ И ИЗМЕНЧИВОСТЬ. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. ДЕГРАДАЦИЯ
99. Альтернативные виды энергии
100. Термосорбционный масс-спектрометр
Шарики, 100 шт. 
