Levitron: Levitační pohyb setrvačníku

Volně se vznášející káča z běžných materiálů

Příspěvek od: David Zuliani, Udine, Itálie

Online od: 09.02.2011

Obsah

Magnetický káč je zajímavá hračka, která spojuje několik fyzikálních principů. Na trhu je k dostání již mnoho let a vždy mě velmi fascinoval. Na internetu jsem marně hledal podrobné návody na výrobu vlastního magnetického káče. Proto zde nabízím svůj vlastní návod ve formátu PDF. Supermagnete.cz zveřejňuje níže výrazně zkrácenou verzi.

Zde je již video zákazníka, který tento magnetický káč successfully zkonstruoval s použitím našich magnetů. Potvrzuje však, že to nebyl jednoduchý úkol a bylo zapotřebí mnoha pokusů, než se káč začal stabilně vznášet.

Snažil jsem se použít cenově dostupné nebo recyklované materiály – pouze magnety nejsou běžnými předměty denní potřeby.

Potřebný materiál

Pro káču:

1 kruhový magnet typu R-27-16-05-N
1 velký korek ze šampaňského
1 plastový šroub
smirkový papír
1 lepicí tyčinka na papír apod.
lepicí páska
různé mosazné a plastové podložky s různým průměrem (ale žádná větší než 27 mm = průměr magnetu)

Pro základnu:

1 kulatý základní magnet z feritu (v mém případě ze starého reproduktoru)
malé klínky (např. ploché dřevěné kousky)
1 krabice od bot
10 (prázdných) obalů na CD

Poznámka týmu supermagnete: Pokud nemáte po ruce starý reproduktor, můžete vyzkoušet náš feritový kruhový magnet FE-R-100-60-20, který má srovnatelnou velikost. Od zákazníků jsme již obdrželi zpětnou vazbu, že v tomto případě by měl být káča těžší než při původním experimentu. Bohužel k tomu nemůžeme poskytnout přesnější informace a doufáme, že se Vám s dostatečnou dávkou citu a trpělivosti podaří káču roztočit tak, aby se vznášela.

Potřebné nářadí

Řezák
Dřevěný vrták s průměrem 5,5 mm
Malá pilka na kov
Fix nebo mechanická tužka
Kružítko (užitečné, není nutné)
Precizní váha (užitečné, není nutné)
Dremel (užitečné, není nutné)
Vodováha (užitečné, není nutné)

Výroba káči

1. Odříznutí 5 mm silného kusu korku rovně pomocí nože.

2. Položení kruhového magnetu na korek a zakreslení vnitřního průměru a středu tužkou (případně může být užitečné kružítko).

Vnitřní průměr kruhového magnetu je vyznačen na korkovém kousku

3. Prostředek korku provrtání ručně dřevěným vrtákem.

4. Ořezání korku na vyznačenou velikost pomocí řezače. Korkový kousek by nyní měl vážit přibližně 0,4 gramu.

Korek je uprostřed provrtán ruční vrtačkou

5. S pomocí lepicí tyčinky slepení korkové destičky a kruhového magnetu.

6. Uříznutí plastového šroubu na délku cca 40 mm pomocí pily.

7. Odříznutí hlavy šroubu.

8. Vytvoření různých zářezů do plastového šroubu (rovněž pilou nebo Dremelem).

Kruhový magnet s korkovou vložkou uvnitř

Magnet vedle šroubu a podložek z plastu a mosazi

9. Zaoblení jednoho konce šroubu pomocí smirkového papíru. Tento konec bude tvořit špičku káči.

10. Zvážení šroubu; měl by vážit přibližně 0,7 gramu. V případě potřeby zkrácení šroubu.

11. Opatrné zašroubování šroubu do korkové destičky.

12. Zvážení hotové káči; měla by vážit přibližně 15 gramů.

Hmotnost káči je velmi důležitá pro správnou funkci celku. Hmotnost musí být sladěna s pevností kulaté základny. V případě potřeby lze káču zatížit přilepením plastových nebo mosazných destiček.

Rozměry hotového káči

Výroba základny

1. Velký ferritový magnet z reproduktoru opatrně vyjmout ze starého reproduktoru, odstranit všechny šrouby. Případně je nutné odstranit připájené kovové části. Alternativa: zakoupení feritového kruhového magnetu přímo na supermagnete.cz (poznámka viz výše).

2. Připravit co nejrovnější plochu (případně zkontrolovat vodováhou).

3. Krabici od bot podepřít vlevo i vpravo vždy 5 obaly na CD.

4. Ferritový magnet umístit pod krabici.

Experimentální sestava s krabicí od bot a feritovým magnetem

Pohyb magnetického káči v kartonové krabičce

Tipy pro levitaci

Při pohybu magnetického setrvačníku v kartonové krabičce pocítíte v určitém bodě sílu obou kombinovaných magnetických polí. Setrvačník se bude snažit vychýlit do strany. Pevně jej držte a pomalu pokračujte v pohybu, dokud nebude mírně přitahován základnou. Zde je správné místo pro spuštění setrvačníku. Setrvačník silně roztočte.

Při levitaci je zapotřebí citlivý přístup a ochota experimentovat. Mohou se objevit čtyři rušivé faktory, které lze odstranit následujícím způsobem:

Káča se vůbec neroztočí: Dva magnety jsou příliš blízko u sebe; kartonová krabička musí být mírně zvýšena.
Káča se vůbec nezvedne: Dva magnety jsou příliš daleko od sebe; kartonová krabička musí být mírně snížena.
Káča se nezvedne a otáčí se do strany: Ferritová základna není zcela rovná; pod ni je nutné vložit malé klínky pro vyrovnání.
Káča se zvedne, ale poté sklouzne do strany a spadne: Káča je příliš lehká; je nutné připevnit další plastové nebo mosazné podložky pomocí lepicí pásky nebo lepicí tyčinky (viz obrázek níže).

Tyto body jsou dobře ilustrovány v YouTube videu od Davida.

Pokud se káča opravdu dobře točí, je nutné pomalu a opatrně odstranit kartonovou krabičku, aniž byste se káči dotkli. S trochou štěstí se pak káča vznáší více než minutu, jak dokazuje video (úplně nahoře v projektu).

Magnetická káča se zjednodušenou základnou

Doplnění od Magnetic Games, říjen 2025:

Youtuber Magnetic Games se k této magnetické káče znovu vrátil a pomocí méně náročného postupu nechal káču levitovat.

Pro tuto verzi levitace jsou potřebné čtyři silné kotoučové magnety typu S-35-20-N jako základní magnety. Pro káču byl použit kruhový magnet typu R-27-16-05-N. Ve srovnání s jeho pokusem ve videu výše má tato verze výhodu, že základní magnety nemusí být dokonale zarovnány. Kromě toho není nutné, aby hmotnost káči byla přesně sladěna se silou základny. Lehkými úpravami polohy základních magnetů lze tento rozdíl vyrovnat.

Poznámka týmu supermagnete: Kotoučový magnet S-35-20-N má vysokou sílu přilnavosti cca 38 kg a kruhový magnet cca 11 kg. Díky vysoké přitažlivosti se může stát, že se magnety při příliš malé vzdálenosti navzájem přitáhnou. Z tohoto důvodu doporučujeme při manipulaci s těmito silnými magnety používat silné ochranné rukavice, aby se předešlo zhmožděninám a jiným zraněním.