Káča z magnetických kuliček

Díky nízkému tření se tyto káči otáčejí po dobu několika minut

Příspěvek od: Dr. Christian Ucke, München, Německo, [email protected]

Online od: 2010-12-08,

Pan Dr. Ucke, spoluautor našeho populárního projektu "Nejjednodušší elektromotor na světě", představuje jednoduché káči z magnetických kuliček. Podrobnosti naleznete v přiloženém PDF. Zde zveřejňujeme výrazně zkrácenou zprávu.

Při sestavení 37 kulatých magnetů typu K-06-C podle obrázku vznikne mírně prohnutá plocha s hexagonální strukturou. Pokud se toto uskupení položí vypouklou stranou dolů na skleněný povrch, dotýká se pouze prostřední kuličky a celé uskupení lze velmi snadno otáčet.

Případně se doporučuje kuličky uprostřed ještě lehce promáčknout prstem, aby měl káča kontakt pokud možno pouze s centrální kuličkou. Tím je tření na skle extrémně nízké.

Pomocí brčka lze káču z boku roztočit a dosáhnout otáček přes 10 000 otáček za minutu. To už je opravdu vysoká rychlost otáčení. Přesto je odstředivá síla stále příliš malá na to, aby magnety od sebe oddělila.

Káča se na rovném povrchu kvůli foukání lehce vychyluje do strany. Výhodné je proto provádět pokus na dostatečně plochém dutém zrcadle (holicí/kosmetické zrcadlo). Káča potřebuje několik minut, než se opět zastaví. Přesná doba závisí výrazně na podkladu a také na tom, zda se v blízkosti nacházejí další magnety. Pokud je káča osvětlena šikmo shora zleva a zprava bodovými světelnými zdroji, vznikají zajímavé světelné vzory (viz obrázek). Na zrcadle se káča dokonce vizuálně zdvojnásobí.

Středová koule zůstává při otáčení vždy viditelná jako koule, protože symetrický káča se otáčí kolem středu této koule.

Místo hexagonální základní struktury jsou možné také pentagonální, kvadratické nebo trigonální tvary. Na obrázku jsou všechny tyto tvary zobrazeny v minimální konfiguraci. Kulička uprostřed vystupuje mnohem výše než v hexagonálním tvaru, protože u těchto tvarů nemůže ležet v rovině okolních kuliček. Magnetické kuličky již nelze do těchto tvarů snadno sestavit, protože se navzájem odpuzují. Tyto základní tvary jsou jako káča málo vhodné, protože se obtížně roztáčejí a mají poměrně malý moment setrvačnosti.

Na levém dílčím obrázku je pětiúhelníková struktura rozšířena na celkem 31 kuliček; v podstatě stojí vzhůru nohama.

Dole je tento káča zachycena v pohybu (fotografie s expozicí 1/100 s). Protože těžiště této káči je výše než u hexagonální struktury, je její roztočení o něco obtížnější a při nízkých otáčkách je rotace méně stabilní. Fouknutím lze však káču roztočit i na vyšší otáčky.