Μετάβαση στο κύριο περιεχόμενο

Ferrofluid: από τον Κώστα Μήλιο


Ο Κώστας έκανε μια εργασία για το Ferrofluid, το οποίο και αγνοούσα την ύπαρξη του. Ευχαριστώ Κωστή. 



Η εργασία:
Ferrofluid
Ένα Ferrofluid (ή αλλιώς βαλίτσα σιδηρομαγνητών + ρευστό) είναι ένα υγρό το οποίο γίνεται έντονα μαγνητισμένο με την παρουσία ενός μαγνητικού πεδίου.
Τα Ferrofluids είναι μια ανακάλυψη της NASA και είναι κολλοειδή υγρά κατασκευασμένα από σιδηρομαγνητικό νανοκλίμακας, ή σιδηρομαγνήτες ή από σωματίδια που αιωρούνται σε έναν υγρό φορέα (συνήθως έναν). Κάθε μικροσκοπικό σωματίδιο είναι πλήρως καλυμμένο με μια Επιφανειοδραστική ένωση για να αναστέλλουν τις συσσωματώσεις.
Οι διαφορές μεταξύ των Ferrofluids είναι το μέγεθος των σωματιδίων. Τα σωματίδια σε ένα ferrofluid κυρίως αποτελούνται από νανοσωματίδια που έχουν ανασταλεί από την κίνηση Brownian και γενικά δεν θα εγκατασταθούν υπό κανονικές συνθήκες. Τα MR ρευστά σωματίδια αποτελούνται κυρίως από μικρομέτρων κλίμακας σωματίδια τα οποία είναι πάρα πολύ βαριά για κίνηση Brown με αποτέλεσμα να διατηρούν την αναστολή, και έτσι μπορούν να εγκατασταθούν με την πάροδο του χρόνου λόγω της εγγενούς διαφοράς πυκνότητας μεταξύ των σωματιδίων και ρευστού φορέα της. Τα δυο αυτά ρευστά έχουν διαφορετικές εφαρμογές.

Μαγνήτης Ferrofluid κάτω από γυαλί:

Μαγνητικό πεδίο
Ένα μαγνητικό πεδίο είναι μια μαθηματική περιγραφή της μαγνητικής επιρροής των ηλεκτρικών ρευμάτων και των μαγνητικών υλικών. Το μαγνητικό πεδίο σε κάθε δεδομένο σημείο καθορίζεται τόσο από μια κατεύθυνση όσο και από ένα μέγεθος (ή δύναμη). Το μαγνητικό πεδίο μπορεί να αναφέρεται σε δύο χωριστούς αλλά στενά συναφείς τομείς (πόλους) οι οποίοι συμβολίζονται με τα σύμβολα S και N.


Kολλοειδή υγρά
Ένα κολλοειδές είναι μια ουσία μικροσκοπικά ομοιόμορφα  διασκορπισμένη μέσα σε μια άλλη ουσία. Ένα κολλοειδές σύστημα αποτελείται από δύο ξεχωριστές φάσεις: μία διεσπαρμένη φάση (ή εσωτερική φάση) και μια συνεχή φάση μέσο διασποράς), στην οποία το κολλοειδές είναι διεσπαρμένο. Ένα κολλοειδές σύστημα μπορεί να είναι στερεό, υγρό, ή αέριο. Τα διεσπαρμένης φάσεως σωματίδια έχουν διάμετρο μεταξύ περίπου 1 και 1000 νανόμετρα. Τέτοια σωματίδια είναι κανονικά αόρατες σε ένα οπτικό μικροσκόπιο, αν και η παρουσία τους μπορεί να επιβεβαιωθεί με τη χρήση ενός υπερμικροσκοπίου ή ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. Ομογενή μίγματα με μία διεσπαρμένη φάση σε αυτό το εύρος μεγέθους μπορούν να ονομάζονται κολλοειδές αερολύματα, κολλοειδή γαλακτώματα, κολλοειδή αφρούς, κολλοειδείς διασπορές, ή υδροδιαλύματα. Τα διεσπαρμένα φάσεως σωματίδια ή σταγονίδια επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από την παρούσα χημεία επιφάνειας στο κολλοειδές.


Σιδηρομαγνητισμός

Σιδηρομαγνητισμός είναι ο βασικός μηχανισμός μέσω του οποίου ορισμένα υλικά (όπως είναι ο σίδηρος) σχηματίζουν μόνιμους μαγνήτες, ή έλκονται από μαγνήτες. Στη φυσική, διακρίνονται διάφοροι τύποι του μαγνητισμού. Σιδηρομαγνητισμός είναι το ισχυρότερο είδος. Αυτό είναι το μόνο είδος που δημιουργεί δυνάμεις αρκετά ισχυρές που μπορούν να γίνουν αισθητές και αυτή η μορφή μαγνητισμού είναι υπεύθυνη για τα κοινά φαινόμενα του μαγνητισμού που αντιμετωπίζουμε στην καθημερινή μας ζωή. Μόνιμοι μαγνήτες (υλικά που μπορούν να μαγνητίζονται από ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο και παραμένουν μαγνητισμένα αφού απομακρυνθούν από το εξωτερικό πεδίο) είναι είτε σιδηρομαγνητικά ή σιδηριμαγνητικές, όπως είναι άλλα υλικά που έλκονται καταφανώς σε αυτά. Μόνο λίγες ουσίες είναι σιδηρομαγνητικά. Τα κοινά αυτά είναι σίδηρος, νικέλιο, κοβάλτιο και τα περισσότερα από τα κράματά τους, μερικές ενώσεις των μετάλλων σπανίων γαιών, καθώς και μερικά  φυσικώς απαντώμενα ορυκτά όπως μαγνητίτη.

Ο Σιδηρομαγνητισμός είναι πολύ σημαντικό στοιχειό στον τομέα της βιομηχανίας και της σύγχρονης τεχνολογίας, και είναι η βάση για πολλές ηλεκτρικές και ηλεκτρομηχανολογικές συσκευές όπως ηλεκτρομαγνήτες, ηλεκτρικούς κινητήρες, γεννήτριες, μετασχηματιστές, και μαγνητικής αποθήκευσης, όπως μαγνητόφωνα, και σκληρούς δίσκους.

ΜΗΛΙΟΣ Π. ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ


Τώρα δες αυτόν τον περίεργο τύπο να κάνει πειράματα με αυτά που διάβασες παραπάνω



και δες επίσης κι άλλες πληροφορίες εδώ κι εδώ







Σχόλια

Δημοφιλείς αναρτήσεις από αυτό το ιστολόγιο

Απλή Αρμονική Ταλάντωση (Α.Α.Τ) Εξισώσεις κίνησης

Περιοδικά ονομάζονται τα φαινόμενα που επαναλαμβάνονται με τον ίδιο τρόπο σε ίσα χρονικά διαστήματα. Π.χ. ομαλή κυκλική κίνηση, κίνηση εκκρεμούς, περιστροφή γης γύρω από τον ήλιο κ.ά. (Σκέψου μερικά ακόμη …) Στοιχεία περιοδικής κίνησης Κάθε περιοδική κίνηση χαρακτηρίζεται από τα παρακάτω τρία στοιχειά: Περίοδος (Τ) ενός περιοδικού φαινομένου ονομάζεται ο χρόνος που απαιτείται για μια πλήρη επανάληψη του φαινομένου ή ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ δύο διαδοχικών επαναλήψεων του φαινομένου. Η περίοδος είναι μονόμετρο μέγεθος και η μονάδα μέτρησής της είναι το 1 sec . Συχνότητα (f) ενός περιοδικού φαινομένου ονομάζεται το φυσικό μέγεθος του οποίου το μέτρο θα δίνεται από το σταθερό πηλίκο του αριθμού Ν των επαναλήψεων του φαινομένου σε κάποιο χρόνο t, προς το χρόνο αυτό.Δηλαδή:        Η συχνότητα είναι μονόμετρο μέγεθος και έχει μονάδα μέτρησης το 1 sec -1 ή 1 κύκλος/sec ή 1 Hz (Hertz) . Σχέση μεταξύ περιόδου – συχνότητας Επειδή σε χρόν

Ενέργεια Ταλάντωσης

Η ενέργεια της ταλάντωσης Ε (ή ολική ενέργεια) ενός συστήματος που εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση ισούται με την ενέργεια που προσφέραμε αρχικά στο σύστημα για να το θέσουμε σε κίνηση (ταλάντωση).  Η ενέργεια αυτή θα δίνεται από τη σχέση:  Από την σχέση αυτή προκύπτει ότι το πλάτος Α καθορίζεται από την ενέργεια  της ταλάντωσης, δηλαδή από την ενέργεια που προσφέραμε αρχικά στο σύστημα ώστε  να αρχίσει να ταλαντώνεται. Σε όλη την διάρκεια της ταλάντωσης η ενέργεια παραμένει  σταθερή. Η ενέργεια μιας απλής αρμονικής ταλάντωσης είναι σταθερή και ανάλογη µε το τετράγωνο του πλάτους της. Απόδειξη της παραπάνω σχέσης. Αν το σώμα βρίσκεται ακίνητο στην θέση ισορροπίας, για να μετακινηθεί σε µια άλλη θέση πρέπει να του ασκηθεί κατάλληλη εξωτερική δύναμη F εξ . Κατά την μετακίνηση αυτή θα ασκείται στο σώμα και η δύναμη επαναφοράς.  Για να μετακινηθεί το σώμα στην θέση (x) θα πρέπει το μέτρο της εξωτερικής δύναμης να είναι ίσο µε το μέτρο της δύναμης επανα

Ταλάντωση και Ελατήριο

Ελατήριο ονομάζεται ένα μηχανικό εξάρτημα το οποίο έχει την ικανότητα να αποθηκεύει μηχανική ενέργεια παραμορφώμενο προσωρινά. Συνήθως το σχήμα είναι ελικοειδές, αλλά υπάρχουν και ελατήρια σε σχήμα ράβδου, οι σούστες. Το κάθε ελατήριο μπορεί να παραμορφωθεί ως προς μία διάστασή του υπό την επίδραση δύναμης. Όταν ασκείται δύναμη σε αυτήν τη διάσταση, το ελατήριο παραμορφώνεται αποθηκεύοντας το έργο της δύναμης.   Ιδανικό ελατήριο Σε ιδανικά θεωρητικά ελατήρια ισχύει απόλυτα ο νόμος του Hook , δε χάνεται ενέργεια στο περιβάλλον και τα ελατήρια μπορούν πάντα να επιστρέψουν στο αρχικό τους μήκος. Επίσης η μάζα του ιδανικού ελατηρίου θεωρείται αμελητέα. [Στην πραγματικότητα χάνεται μικρό ποσό ενέργειας στο περιβάλλον ως θερμική ενέργεια, ενώ η παραμόρφωση μπορεί να γίνει μόνιμη. Κάθε ελατήριο έχει κάποια όρια αντοχής αν τα υπερβούν θα παραμορφωθεί ή θα σπάσει. Επιπλέον, με την επαναλαμβανόμενη χρήση το υλικό χάνει τις ιδιότητές του λόγω μηχανικής κόπωσης και αν δεν

Απλή Αρμονική Ταλάντωση (Α.Α.Τ) - Συνισταμένη Δύναμη

Από την Α΄ Λυκείου γνωρίζεις τον θεμελιώδη νόμο της Μηχανικής (2 ος νόμος του Newton), ΣF=mα . Επίσης, όπως γνωρίζεις για να υπάρχει επιτάχυνση πρέπει να υπάρχει και δύναμη που ασκείται σε κάποιο σώμα. Στην Α.Α.Τ. ισχύει α=-ω 2 x, ο συνδυασμός αυτών των δυο σχέσεων δίνει τη σχέση:  Σ F=-m ω 2 x     Από τη σχέση αυτή φαίνεται ότι όταν ένα σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση η συνολική δύναμη που δέχεται είναι ανάλογη με την απομάκρυνση του σώματος από την Θ.Ι. της τροχιάς του και έχει αντίθετη φορά από αυτήν. Όταν το σώμα περνά από την Θ.Ι. η συνολική δύναμη που δέχεται ισούται με μηδέν. (Για το λόγο αυτό, ονομάζεται θέση ισορροπίας της ταλάντωσης). Επίσης, στις ακραίες θέσεις της ταλάντωσης η ΣF είναι μεγίστη. Στο βίντεο δες το διάνυσμα της δύναμης επαναφοράς (είναι πάντα προς την θέση ισορροπίας).      Αν συμβολίσουμε το γινόμενο mω 2 με D (που είναι σταθερό για κάθε ταλαντωτή), δηλαδή D = mω 2 Τότε θα έχουμε τη σχέση που δίνει τ

Πως αποδεικνύουμε ότι ένα σώμα κάνει απλή αρμόνική ταλάντωση

Το είδες εδώ , τώρα λίγο πιο αναλυτικά. Σε ασκήσεις που έχουμε ένα σώμα συνδεδεμένο με ένα ελατήριο και μας ζητείται να αποδείξουμε ότι σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση δουλεύουμε πάντα έχοντας στο μυαλό μας ότι αρκεί να αποδείξουμε ότι σε μιά τυχαία θέση της κίνησης του σώματος η συνισταμένη δύναμη που ασκείται σε αυτό μπορεί να γραφεί στη μορφή:  Σ F=-Dx Για το σκοπό αυτό ακολουθούμε τα παρακάτω βήματα: 1. Σχεδιάζουμε το ελατήριο στη θέση φυσικού μήκους (ΘΦΜ). 2. Σχεδιάζουμε το σύστημα ελατήριο - σώμα στη θέση ισορροπίας του (Θ.Ι.) και   σχεδιάζουμε τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα. (γράφουμε:)  Στη θέση ισορροπίας του συστήματος ισχύει   ΣF=0 Από τη σχέση αυτή για τη συνισταμένη των δυνάμεων στη θέση ισορροπίας προκύπτει μια συνθήκη για τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα στην κατάσταση ισορροπίας. Δηλαδη:  Σ F =0  ή   mg - F ελ  =0   ή    mg = kx 1  (1) 3. Σχεδιάζουμε τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα όταν το σώμα

Ταλάντωση και πλαστική κρούση

Θυμήσου την ορμή:  Για ένα σώμα μάζας m που κινείται µε ταχύτητα u η ορμή του p δίνεται από τη σχέση: p=mu Η ορμή p είναι ένα διανυσματικό μέγεθος το ο­ποίο έχει: μέτρο p = m u , διεύθυνση και φορά ίδια µε τη διεύθυνση και τη φορά της ταχύτητας u , μονάδα μέτρησης στο S.I. το 1 kg ∙ m/s (ισοδύναμη μονάδα είναι το 1 Ν∙s). Η ορμή, ως διανυσματικό μέγεθος, έχει όλες τις ιδιότητες των διανυσμάτων. Έτσι: μπορεί ν' αναλυθεί σε άξονες, δηλαδή σε συ­νιστώσες p x και p y, μεταβάλλεται αν μεταβληθεί τουλάχιστον ένα από τα στοιχεία της, δηλαδή το μέτρο της, η διεύθυνσή της ή η φορά της. Ο ρυθμός μεταβολής της ορμής (dp/dt) ισούται με την δύναμη ή τη συνισταμένη των δυνάμεων (ΣF) που ασκούνται στο σώμα. Προσοχή: Όταν στις ασκήσεις πρέπει να υπολογίσεις την μεταβολή της ορμής τότε θα υπολογίζεις την σχέση:    Δp = p τελ – p αρχ Ενώ όταν  ζητείται ο ρυθμό μεταβολής της ορμής θα υπολογίζεις τη σχέση:  dp/dt  ή Σ F.

Αρχική Φάση Στην Απλή Αρμονική Ταλάντωση (Α.Α.Τ.) - Μεθοδολογία και Ασκήσεις

Σκοπός: Η ανάπτυξη δεξιοτήτων στις τριγωνομετρικές εξισώσεις σε συνδυασμό με τα βασικά μεγέθη της απλής αρμονικής ταλάντωσης .  Απαιτούμενες γνώσεις: Τριγωνομετρικές Εξισώσεις – Εξισώσεις στην Α.Α.Τ. Βασικές παρατηρήσεις:  1. Η ταλάντωση ενός σώματος δεν έχει αρχική φάση μόνο στην κατάσταση κατά την οποία τη χρονική στιγμή t=0 το σώμα διέρχεται από τη θέση ισορροπίας του έχοντας θετική ταχύτητα. Σε οποιαδήποτε άλλη κατάσταση η ταλάντωση του σώματος έχει αρχική φάση και την υπολογίζουμε μέσω των τριγωνομετρικών εξισώσεων.  2. Η αρχική φάση μιας απλής αρμονικής με βάση το σχολικό βιβλίο παίρνει τιμές:  0≤φο<2π rad. 3. Για να προσδιορίσουμε την αρχική φάση πρέπει να γνωρίζουμε σε κάποια χρονική στιγμή (συνήθως τη στιγμή t=0) την κατάσταση που βρίσκεται ο ταλαντωτής (δηλαδή, τις αλγεβρικές τιμές τουλάχιστον δύο μεγεθών: ταχύτητα, θέση, επιτάχυνση). Απλές ασκήσεις εφαρμογής των παραπάνω. 1. Στις παρακάτω περιπτώσεις να βρεθεί η αρχική φάση της ταλάντωσης, βασική προϋπόθεση: η κίνηση είνα

Θέματα πανελληνίων εξετάσεων: Ταλαντώσεις

Τα θέματα των πανελληνίων μπορείς να τα δεις κι εδώ , αλλά σ’ αυτό το αρχείο θα βρεις όλα τα θέματα από το 2001 ως το 2012 τα οποία αναφέρονται στις ταλαντώσεις, αποκλειστικά,  μηχανικές, ηλεκτρικές. Καλή δουλειά σου εύχομαι. 

Μαγνήτες πηνία και ηλεκτρικό ρεύμα.

Ο Michael Faraday δημιούργησε την πρώτη ηλεκτρική γεννήτρια το 1831 χρησιμοποιώντας ένα πηνίο και ένα μόνιμο μαγνήτη. Όταν ο μαγνήτης άλλαζε θέση σε σχέση με το πηνίο, αναπτυσσόταν ηλεκτρικό ρεύμα. Ένα παρόμοιο πείραμα μπορεί να πραγματοποιηθεί με ένα σωλήνα χαλκού και έναν μαγνήτη. Παρά το γεγονός ότι ο χαλκός δεν είναι μαγνητικό υλικό, κατά την πτώση του μαγνήτη μέσα από τον σωλήνα δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο με αποτέλεσμα την ανάπτυξη ηλεκτρικού ρεύματος. Το ρεύμα με τη σειρά του δημιουργεί μαγνητικό πεδίο το οποίο αντιτίθεται στην κίνηση του μαγνήτη καθυστερώντας την πτώση του. Η παραπάνω λειτουργία δημιουργεί ηλεκτρική ενέργεια η οποία στη συνέχεια διαχέεται στην ατμόσφαιρα με τη μορφή θερμότητας. Η ίδια βασική αρχή χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε όλο τον κόσμο. Απλό. Δεν είχε ιδέα τι θα ακολουθούσε .  Source:  1veritasium

Το πείραμα του Γαλιλαίου στον μεγαλύτερο θάλαμο κενού.

O Brian Cox  επισκέφτηκε τον μεγαλύτερο θάλαμο κενού ο οποίος χτίστηκε το 1969 με σκοπό την πυρηνική μελέτη σε κατάσταση κενού, αργότερα απενεργοποιήθηκε και σήμερα χρησιμοποιείται από τη NASA ως προσομοιωτής διαστημικών συστημάτων. Ο Brian εκτέλεσε το γνωστό πείραμα του  Γαλιλαίου  για την ελεύθερη πτώση - όχι δεν έριχνε αντικείμενα από τον κεκλιμένο πύργο της Πίζας -, στην αρχή η πτώση γίνεται υπό φυσιολογικές συνθήκες, στην δεύτερη εκτέλεση έχει αφαιρεθεί ο αέρας από τον θάλαμο… and the rest is science. Ελεύθερη πτώση είναι η κίνηση ενός σώματος όταν αφεθεί από κάποιο ύψος και η μόνη δύναμη που ενεργεί σ’ αυτό είναι το βάρος του. Η αντίσταση του αέρα πρέπει να θεωρείται αμελητέα, οπότε κατά κανόνα η ελεύθερη πτώση πραγματοποιείται μόνο στα εργαστήρια ή θεωρητικά στα βιβλία. Σε συνθήκες κενού όλα τα σώματα αποκτούν την ίδια επιτάχυνση, αφού δεν υπάρχει αντίσταση από τον αέρα, συνεπώς δυο σώματα αν αφεθούν από το ίδιο ύψος θα φτάσουν ταυτόχρονα στο έδαφος.