下面是对一个问题的回答,即我们是否可以让金属物体在没有任何类似引擎的东西的帮助下飞行。
如果你住在地球上或任何有重力存在的地方,你有质量(也就是说,你是由原子组成的,有重量),那么重力总是会把你拉向地球。实际上,任何有质量的物体都有引力。质量越大,引力就越大,地球真的很大。为了克服重力,你需要某种相反的力。然而,你的质量越大,克服重力并使你(或金属物体)悬浮或飞行所需的反作用力就越大。但是你需要一个力来做这个。在太空中这很容易,因为没有重力,这就是为什么任何东西都可以悬浮在太空中。
但我将给你们两个例子,关于我们如何让物体悬浮起来,虽然不一定让它们飞起来。仍然需要一个力或能量来使它发生。
超导体
超导体很擅长悬浮物体,但是,总是有一个但是。
超导体是一种能够无电阻导电的材料。这意味着它们在不将任何电能转化为热能的情况下导电。这些热能是系统损失的能量。通常我们用金属导电。你的电动玩具或电脑里的所有电线、电源线和电路都是由金属制成的,因为它们是导电的良导体——但不是完美的导体。它们并不完美,因为即使是最好的导体也有电阻,并且会以热的形式损失部分电能。这意味着我们必须燃烧更多的煤(或产生更多的电)来弥补以热量形式损失的热量。
超导体可以导电而不浪费任何能量。但超导体有一个问题,它们只有在零下170摄氏度左右才能发挥超导体的作用,而这个温度比外太空还要低。为你的手机或冰箱供电并不实际。
我们今天拥有的超导体不是金属,而是陶瓷材料——但我们必须利用我们现有的材料。超导体只有在极低的温度下才能获得超导能力。在它们的超导状态下,它们将悬浮在磁轨道上,因为在这个超冷的温度下,陶瓷材料原子中的电子与磁轨道上磁铁的磁场相互作用。这种相互作用有点像你试图把两个磁极相同的磁铁连接在一起时所看到的斥力,即北到北,或南到南。在家里用两块磁铁试试。这种行为就是磁悬浮列车工作的原因——见下文。
查看下面皇家研究所关于悬浮超导体的视频。你可能也想看看《科学秀》悬浮滑板的真正科学。
悬浮滑板是真的吗?
假设我们已经找到了一种可以在正常室温下工作的超导体。我们能让金属物体悬浮或飞行吗?是的,悬浮滑板和悬浮汽车可能会成为现实。我们还可以非常便宜有效地发电和导电——对环境更好。
从技术上讲,我们现在可以用视频中出现的陶瓷超导体和大量非常强的磁铁制造一个悬浮滑板,但只要超导体加热到零下170度以上,悬浮滑板就会摔到地上。而且你要花的零花钱比你挣的还多。你只能在滑板公园里用非常强的磁铁滑行。下面这期BBC节目将带我们和一些很酷的发明家一起探索悬浮的可能性,甚至还会制作悬浮滑板。
磁悬浮列车
磁极的斥力使磁悬浮列车能够悬浮在轨道上。相反的磁极会相互吸引。这些相互对立、相互吸引的磁力和一种新型的电动机是磁悬浮列车运行的动力——非常快。据报道,最新的磁悬浮列车速度可达每小时600公里,尽管它仍是原型,尚未用于乘客。
这里的“但是”时刻是,它仍然需要大量的电能来推动这些火车(使它们沿着轨道移动)。最新的磁悬浮列车显然使用了由液氦冷却的超导磁体。制造液氦所需的机械需要消耗大量的能量。
简而言之,如果没有大量的能量输入,就没有悬浮。
谁能研制出在室温下工作的超导体,谁就能改变我们所知道的世界。
声悬浮
另一件需要检查的事情是使用声音悬浮。我们只能让非常小、很轻的东西悬浮起来,但它仍然很酷。
看看物理女孩,告诉你如何做到这一点
