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| Hintergrundinformationen zum Diafluxx |
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Gravitation
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Die Gravitation ist die schwächste der vier bekannten Grundkräfte
der Physik. Sie sorgt dafür, dass Massen sich anziehen. Die Anziehungskraft
ist umso größer, je größer die beteiligten Massen sind und je geringer
ihr Abstand. Bei halbiertem Abstand wird die Kraft viermal größer.
Wir alle kennen die Gravitation: Liegestütze sind anstrengend und
Gegenstände fallen runter.
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Magnetismus
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Der Magnetismus gehört zur Kraft der elektromagnetischen Wechselwirkung,
welche die zweitstärkste der vier bekannten Grundkräfte der Physik ist.
Magnetismus äußert sich als Kraft zwischen Magneten, magnetisierbaren
Gegenständen und stromdurchflossenen Leitern. Im Gegensatz zur Graviation
kann der Magnetismus anziehend und abstoßend wirken. Wir alle kennen den
Magnetismus: Eine Kompassnadel richtet sich im Erdmagnetfeld aus und zeigt
den magnetischen Nordpol an.
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Magnetismus als Gegenspieler zur Gravitation
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Da der Magnetismus eine viel stärkere Kraft als die Gravitation ist, sollte
man doch durch eine geschickte Anordnung von Magneten das freie Schweben
eines Gegenstands realisieren können.
Das Bild zeigt einen Versuchsaufbau mit einem Teppich aus 25 Magneten, über
denen ein einzelner Magnet zum Schweben gebracht werden soll. Der Magnet schwebt
jedoch nur, weil er durch den Bindfaden gehalten wird. Schon 1842 hat S. Earnshaw
ein Therorem aufgestellt, welches die Möglichkeit des Schwebens eines ruhenden
statischen paramagnetischen Stoffes in einem makroskopischen Magnetfeld,
elektromagnetischen Feld und/oder Gravitationsfeld ausschliesst. Paramagnetische
Stoffe sind solche Stoffe, die durch ein Magnetfeld magnetisiert werden können,
also z. B. Eisen. Diese Stoffe bilden bei der Magnetisierung Pole aus, bei denen
man wie bei der Erde von Nord- und Südpol spricht. Gleiche Pole stoßen sich ab,
unterschiedliche Pole ziehen sich an. Bei freier Anordnung besteht immer die
Bestrebung der Ausrichtung unterschiedlicher Pole zueinander. Der Magnet über dem
Magnetteppich wird sich ohne Bindfaden sofort umdrehen und wird auf den
Magnetteppich herabstürzen. Das Bild ist genau zu dem Zeitpunkt aufgenommen, als
der Bindfaden gelockert wurde. Der Magnet dreht sich gerade um, so dass
entgegengesetze Pole zueinander zeigen. Wenn der Bindfaden entfernt wird, stürzt
der Magnet herunter.
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Warum schwebt die Scheibe beim Diafluxx?
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Die Scheibe des Diafluxx besteht aus pyrolytischem Graphit. Dieser Stoff wird
als diamagnetisch bezeichnet, was praktisch das Gegenteil zu paramagnetisch ist.
Diamagnetische Stoffe werden in einem Magnetfeld nicht magnetisiert, sie werden
abgestoßen und zwar sowohl von einem magnetischen Nord- als auch von einem
magnetischen Südpol. Diese Eigenschaft ermöglicht freies Schweben über starken
Magneten. Die Magnete des Diafluxx sind extrem stark magnetisiert, so dass die
Graphitscheibe ca. 1 - 1.5 mm angehoben wird.
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Schwebendes Wasser
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Wasser ist ebenfalls diamagnetisch, jedoch sehr viel weniger als pyrolytisches
Graphit. Ein Wassertropfen wird daher über den Magneten des Diafluxx nicht
schweben. Mit extrem starken Labormagneten kann ein Wassertropfen zum Schweben
gebracht werden. Dies funktioniert z. B. auch mit einem Frosch, dessen Körper
viel Wasser enthält. Der Frosch wird dabei nicht geschädigt - er fühlt sich
etwa wie ein Mensch in einem Kernspintomatograph.
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Ist der Mond diamagnetisch?
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Der Mond steht majestätisch am Firmament und stürzt nicht auf die Erde herab.
Wie kann das sein, da doch beide Himmelskörper aufgrund ihrer großen Massen
große Gravitationskräfte aufeinander ausüben? Ist der Mond ein riesiges
diamagnetisches Objekt?
Der Mond ist keineswegs diamagnetisch. Wie oben erwähnt gilt das Theorem von
Earnshaw nur für statische Objekte. Der Mond kreist jedoch ständig um die Erde.
Seine Fliehkraft hebt sich dabei exakt mit der Gravitationskraft auf, so dass
ein stabiles rotierendes System entsteht.
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