آهن‌ربا در هوا (1)

در این پروژه در فضای بین دو صفحه‌ی فلزی، آهن‌ربای کوچکی را معلق نموده و آن را به چرخش در می‌آوریم.

برای این کار به باتری، آهن‌ربای الکتریکی و مواد ابر رسانا نیاز نیست بلکه با وسایل ساده‌ای که در فروشگاه‌های نزدیک خانه‌تان پیدا می‌کنید، می‌توانید آن را بسازید.

وسایلی مورد نیاز

1- 12 آهن‌ربای حلقه‌ای

2- آهن‌ربای خیلی قوی (ننودیمیوم-آهن-بروم) کوچک.

3- میله‌ی پیچی 20 سانتی‌متری نمره‌ی 8 از جنس برنج

4- چهار مهره‌ی برنجی که بتوان به میله‌ی پیچی 20 سانتی‌متری وصل نمود.

5- 2 واشر برنجی یا پلاستیکی که در میله‌ی پیچی قرار گیرد.

6- پایه‌ی چوبی (مربع 12 سانتی‌متری، به ضخامت 2 سانتی‌متر)

7- تکیه‌گاه چوبی 15 تا 20 سانتی‌متری به ضخامت 5 سانتی‌متر

8- تکه‌چوب 12.5*5 سانتی‌متر به ضخامت 2 سانتی‌متر.

9- دو قاشق سوپ خوری بیسموت (آن را می‌توانید از وسایل شکار فروشی تهیه کنید)

10- چسب چوب

11- مته‌ی نمره 8 میلیمتری و دریل

12- قاشق بزرگ سوپ خوری (کهنه یا ارزان)

13- قوطی فلزی نوشابه‌ی خالی

14- کاغذ سمباده

15- چسب چوب

16- چسب دوقلو

طرز ساخت پروژه

قلب دستگاه صفحه‌های بیسموت است. این‌ها هستند که آهن‌ربا را معلق نگه می‌دارند. بیسموت خیلی شبیه سرب است. راحت ذوب شده و به سنگینی و سختی سرب است. از آنجا که سرب سمی و بیسموت غیر سمی است بنابراین در ساخت ساچمه‌ها و گلوله‌های تفنگ‌بادی استفاده می‌شود. به همین دلیل بیسموت را در فروشگاه‌های لوازم شکار یا ورزشی می‌توان یافت. همچنین در قلاب ماهی گیری، جایگزین خوبی برای سرب است.

در این پروژه به خاطر خاصیت مغناطیسی ویژه بیسموت از آن استفاده کرده‌ایم.

ذوب و قالب گیری بیسموت

اولین مرحله در سرهم بندی قسمت تعلیق، ذوب کردن بیسموت و ریختن آن در قالب است تا بتوان دو صفحه‌ی تعلیق بدست آورد. منظور از قالب، ته قوطی فلزی نوشابه است که گودی مناسب برای ریختن مواد ذوب شده دارد و ابعادش نیز خوب است. شما می‌توانید از قالب‌های دیگری (مثل ظروف آلومینیومی، ته نعلبکی‌های کوچک) نیز استفاده کنید اما به یاد داشته باشید بعد از قالب گیری، آن‌ها به درد نخواهند خورد. از چیزهایی که فکر می‌کنید گران و دقیق هستند استفاده نکنید.

حدود یک قاشق بیسموت را در قاشق (ارزان و کهنه) بریزید (از قاشق نو و گران برای این کار استفاده نکنید). ساچمه‌های بیسموتی را روی اجاق یا مشعل گاز گرم کنید تا ذوب شوند. برای جمع‌آوری تفاله‌های بیسموت (اکسیدبیسموت) از روی فلز مذاب، می‌توان از یک تکه سیم فلز‌ی استفاده نمود و آن را در گوشه قاشق جمع نمود.

سپس به دقت و با احتیاط، قاشق را روی قوطی نوشابه‌ ببرید، و فلز مذاب را در گودی ته قوطی بریزید.

اجازه دهید فلز خنک شده و سفت شود همچنین اجازه دهید تا قوطی به اندازه کافی خنک شود طوریکه بتوان آن را با دست گرفت. تنها پس از آنکه فلز به طور کامل جامد شد، قوطی را زیر شیر آب گرفته و با اهرمی قالب را بیرون آورید.

به کمک سمباده سطح رو و زیر فلز را خوب صاف کنید. صفحه‌ی (گرده‌ی) دیگر بیسموت را به همین نحو بسازید.

ساخت قسمت نگه‌دارنده (پایه)

در یک طرف تکه‌چوب 12.5* 5 سانتی‌متری (حدود 2 سانتی‌متر از کناره‌ی آن) سوراخی به قطر 8 میلیمتر ایجاد کنید.

تکیه‌گاه چوبی (به مقطع 5*5 سانتی‌متر و به طول 20 سانتی‌متر) را به پایه بچسبانید. تکه‌چوب 6*12.5 سانتی‌متری را به بالای تکیه‌گاه بچسبانید. این تکه‌چوب را طوری روی پایه بگذارید تا سوراخ روی آن دور از پایه قرار داشته باشد.

اجازه دهید تا چسب خشک شود. اگر بخواهید در مصرف چسب صرفه‌جویی کنید فقط از یک لایه‌ی نازک چسب استفاده نمایید، با این کار پس از چند دقیقه چسب خشک می‌شود.

سرهم بندی آهن‌رباها

میله‌ی پیچی را از سوراخ چوب رد کنید. یک مهره از بالا و دو مهره به پایین میله‌ی پیچی وصل کنید. از پایین واشری را از میله پیچی رد کنید سپس 12 آهن‌ربا و سپس واشر دیگر در پایان مهره‌ای به میله‌ی پیچی وصل کنید.

مهره‌ی آخری باید نزدیک انتهای میله‌ی پیچی باشد. مهره را با دست سفت کنید به طوری که آهن‌ربا‌های سرامیکی خرد نشود. الآن نگران و دلواپس دو مهره‌ی نزدیک تکه‌چوب بالایی نباشید زیرا بزودی ارتفاع آن را تنظیم می‌کنیم.

نصب دو صفحه‌ی بیسموت

دستگاه تعلیق به سه چیز خیلی حساس است: فاصله‌ی بین دو صفحه‌ی بیسموت، ارتفاع و قدرت آهن‌رباهای بالایی. گرده‌های بیسموت توسط سه فاصله‌انداز از هم جدا نگه داشته می‌شوند. این‌ها را می‌توان از سه تکه گلوله‌ی بیسموتی ساخت. اگر چه برای این کار می‌توان از چوب و پلاستیک نیز استفاده نمود.

فاصله‌ی بین دو گرده باید کم باشند و باید فقط فضایی برای قرار گرفتن آهن‌ربای معلق وجود داشته باشد. اگر فاصله خیلی زیاد باشد آهن‌ربا یا به بالا می‌چسبد یا از بالا به پایین سقوط می‌کند و بین دو گرده معلق نمی‌ماند. اگر آهن‌ربا خیلی قوی و دور باشد فاصله‌ی بین دو گرده را می‌توان افزایش داد.

به کمک چسب دوقلو، سه تکه‌ی فاصله‌انداز را به گرده‌ی پایینی بچسبانید، سعی کنید این سه تکه تا آنجا که می‌توانند از هم فاصله داشته و تقریبا روی رئوس مثلث متساوی الاضلاعی قرار داشته باشند.

به محض اینکه چسب به طور کامل سفت شد (برای اطمینان 10 دقیقه صبر کنید)، بالای سه تکه‌ی فاصله‌انداز را سوهان یا سمباده بزنید تا ارتفاع آن‌ها به اندازه‌ی کافی تنظیم شود به طوری که آهن‌ربای ننودیمیوم با فضایی کم در بین دو گرده قرار گیرد. یک تقریب از فاصله‌ی بین دو گرده بدین ترتیب بدست می‌آید: اگر شما دو آهن‌ربا را به هم بچسبانید، آن‌ها دقیقاً و بدون درز بین دو گرده قرار می‌گیرند و به هر دو صفحه می‌چسبند (در عمل فقط یک آهن‌ربا استفاده می‌شود).

تنظیم آهن‌رباها برای تعلیق

گرده‌ی بیسموت بالایی را با یک دست (دقیقاً زیر دسته آهن‌رباهای حلقه‌ای) بگیرید. اجازه دهید آهن‌ربای ننودیمیوم بر اثر جاذبه‌ی آهن‌رباهای حلقه‌ای، به بالای گرده بیسموت بچسبد.

حال گرده‌ی بیسموت بالایی را روی سه پایه‌ی گرده‌ی پایینی قرار دهید. ممکن است آهن‌ربای کوچک (بین و گرده) به پایین گرده بیفتد یا ممکن است همچنان به گرده‌ی بالایی چسبیده باقی بماند.

اگر آهن‌ربای کوچک روی گرده‌ی پایینی افتاد، مجموعه‌ی آهن‌رباهای حلقه‌ای را به آرامی پایین بیاورید. برای این کار کافی است در حالی که مهره‌ی بالایی را نگه داشته‌اید، میله‌ی پیچی را بچرخانید. اگر آهن‌ربا همچنان به گرده‌ی بالایی چسبیده بود، مجموعه‌ی آهنرباهای حلقه‌ای را بالا ببرید. برای این کار کافی است پیچ بالایی را نگه داشته و میله‌ی پیچی را بچرخانید.

در هنگامی که میله‌ی پیچی را می‌چرخانید، لحظه‌ای فرا می‌رسد که آهن‌ربای کوچک بین دو گرده معلق می‌شود. آهن‌ربای معلق خیلی به تغییرات جزئی در ارتفاع مجموعه آهن‌رباهای حلقه‌ای حساس است. میله‌ی پیچی را باید بسیار آرام حرکت داد تا شرایط تعلیق حاصل شود.