Корисник:Петрус б/Левитација

Петар Боснић Петрус

ЛЕВИТАЦИЈА

Левитација уопште

Реч долази из Латинског: левитас – лакоћа и Новолат. левитатио – лебдење .

Левитација, лебдење је појава кад неко тело не реагира на деловање привлачне силе у чијем је пољу смештено. Отсутност нужне реакције – појаве акцелерације ка хватишту привлачне силе, или пак појаве тежине – отсутност, дакле, такве реакције, тј. левитација, колико је познато, може бити узрокована (орбиталним) кретањем левитирајућег тела унутар поља привлачне силе.

Левитација такођер може бити узрокована дејствовањем неке репулзивне, одбојне силе која дејствује у смеру супротном гравитацији.

Левитација или лебдење увек је лебдење у односу на нешто: некакво поље, чврсту подлогу, чврсту површину Земље, масу или површину неког другог небеског тела.

Левитација је нужна и онда кад је неко тијело у тзв. дубоком свемиру, тј. врло далеко од хватишта гравитацијских сила, а и онда кад је векторски зброј свих сила које дјелују на њега једнак нули.

У људској култури постоје мишљења и веровања да је левитирање људи и ствари могуће реализирати помоћу неких духовних, односно волитивних моћи. Ова веровања, међутим, до сада нису добила никакву експерименталну или практичну потврду.

Надаље "левитација" је често и средство за забаву. Но, у овом се случају ради о визуелној симулацији левитације заснованој на разним мађионичарском, оптичким, или филмским триковима, односно варкама.

Стварна и привидна левитација

Требамо разликовати стварну и привидну левитацију.

Стварна левитација уствари је трајно бестежинско стање – стање у којем тела губе тежину, али не губе висину, тј. не падају.

Случајеви, пак, у којима тела, за вријеме лебдења, не губе тежину, нити падају спадају у подручје привидне левитације.

Видови привидне левитације

Ту спадају магнетска и дијамагнетска левитација, електростатска, аеродинамичка и још неке друге. У тим случајевима лебдење се постиже одбијањем истоимених магнетских полова или истоименог електричног набоја, или пак одупирањем о ваздух. Но у свим тим случајевима, тела која лебде, (преко невидљивог и неопипиљивог медија - магнетског или електричног поља или пак ваздуха) свом својом тежином притишћу подлогу изнад које лебде. Ове врсте левитације ефикасне су и економичне само на врло малим удаљеностима – од неколико милиметара до неколико дециметара.

Привидна левитација врло је корисна у технологији. Користи се за магнетске лежајеве, супербрзе, маглев-влакове, ховеркрафте итд.

Сви видови привидне левитације деле се на две врсте:

1. левитацију за чије је одржање потребно трошити енергију, и

2., ону за чије одржање није потребно трошити никакву енергију.

У прву врсту спада дијамагнетска левитација, лебдење хеликоптера и хоwеркрафта, и друга, слична, а у ону другу врсту: лебдење базирано на одбојним силама што произлазе из магнетских или електростатских поља. Ова друга врста левитације битно је економичнија, али је ограничена само на врло мале удаљености између лебдећег предмета и подлоге која му омогућује лебдење.

Стварна левитација

Стварна левитација, трајно бестежинско стање. Постиже се кружним кретањем, орбитирањем у Земљином гравитационом пољу или гравитационом пољу неког другог небеског тела. Нпр: лебдење астронаута у њиховим свемирским бродовима док круже око Земље. (Стање које је у неким аспектима слично левитацији (бестежинско стање) може се постићи и слободним падањем или параболичким кретањем авиона, али је краткотрајно.). Док се сателит или свемирска станица крећу око Земље, гравитација на њих дејствује као центрипетална сила, тј. привлачи их и скреће на кружну путању. Масе летелица и астронаута опиру се промени смера кретања. Последица тог њиховог опирања, тј. инерције (при брзини од 7,9 км/сец.) јесте трајно бестежинско стање, левитирање, лебдење. Код оваквих кретања, инерција тела манифестира се као реактивна, центрифугална сила [Галлилео – Закон инерције и Неwтон 3 (Закон акције и реакције)]. При брзини од 7,9 км/сец. она је једнака центрипеталној сили (тј. гравитацији која врши функцију центрипеталне силе), па ју укида, анулира и омогућује лебдење.

Бестежинско стање или стварна левитација јесте, дакле, последица једнакости центрипеталне и центрифугалне силе. За време те левитације тела губе своју тежину, али не и масу и инерцију. Ова врста левитације функционална је и апсолутно економична и на врло великим удаљеностима од небеских тела у односу на која се збивају. Неопходна је за одржавање уметних сателита у њиховим орбитама.

За одржавање стварне левитације није потребна никаква енергија. Неки сателит или небеско тело могу лебдети у односу на неко друго небеско тело много милијарди година, а да за то не потроше никакву енергију. Сликовит пример за то су геостационарни сателити који непомично лебде изнад неке тачке на екватору, не трошећи апсолутно никакву енергију. Енергија се мора потрошити само на постизање брзине левитације, односно сателизације и издизање изнад атмосфере, тј. гасног омотача оних небеских тела која га имају. (Гасни омотач, наиме, својим отпором кретању летелица смањује њихову брзину.) Због ове своје особитости, овај вид стварне левитације је изнимно економично средство за задовољавање неких виталних потреба људске врсте, али је дуготрајан боравак у бестежинском штетан за људско здравље.

Једначина за израчунавање брзине неопходне за постизање трајне левитације, в_л идентична је једначини за величину брзине сателизације: в_с -

в_л = корен из ГМ/Р

Где је Г гравитацијска константа, M маса небеског тела, и Р радиус кретања сателита, тј. удаљеност од средишта небеског тела, нпр. Земље.

Брзина левитације, в_л уствари је брзина сателизације, в_с.

У најнижим орбитама, брзина левитације или сателизације је 7,9 км/сец. У вишим орбитама та је брзина мања. Геостационарни сателити, који лебде или левитирају изнад одређене тачке на екватору, крећу се брзином од само 3,05 км/сец. Кутна брзина њиховог кретања једнака је Земљиној. Месец лебди у односу на Земљу такођер на основу центрифугалне силе која произлази из брзине његовог орбитирања око Земље, од свега 1,002 км/сец. Земља је у бестежинском стању у односу на Сунце, тј. лебди у односу на њега на бази брзине од 30 км/сец.

Како је управо речено, Земља је у бестежинском стању и левитира у односу на Сунце, а и људи и ствари на Земљи такођер, али људи и ствари на Земљној површини нису у бестежинском стању, тј. не левитирају у односу на сāму Земљу.

Природна и уметна левитација

Разне врсте левитације разликујемо по начину на који су настале. С обзиром на то, може се говорити о природној левитацији, а и о оној која је настала из људског умећа и користи се на разне начине у технологији. Природна је левитација нпр. лебдење Земље у односу на Сунце, или електрона у односу на атомско једро, а уметна лебдење сателита или астронаута у односу на Земљу или лебдење супербрзих маглев-влакова изнад трачница. Но обе ове врсте левитације почивају на истим физичким, односно природним законима. Уметна левитација чешћа је у случајевима привидне левитације. Нпр. магнетска, дијамагнетска или електростатска левитација. Но електростатска левитација може бити и природна. Нпр. левитирање једног протона у односу на други.

Гравифугална левитација

У неким горе наведеним случајевима стварне левитације, а и многим сличним, гравитација има функцију центрипеталне силе. Можда би стога, ради што веће јасноће, у таквим случајевима гравитацију требало називати гравипеталном силом, а реакцију на њено дејствовање гравифугалном. Левитација и кружна путања левитирајућег тела била би, по тој терминологији, последица једнакости гравипеталних и гравифугалних сила. Горе описани случајеви стварне левитације могли би се, дакле, називати гравифугалном левитацијом.

Али, и остале фундаменталне силе могу имати функцију центрипеталне силе. Нпр. Електрицитет. Електрон који кружи око атомског једра, лебди у односу на њега, и то на основу једнакости електропеталне и електрофугалне силе. То је такођер примјер стварне левитације.

Ствар стоји слично или исто и са магнетизмом и нуклеарном силом.

Инерција и левитација

Стварна левитација постиже се супротстављањем инерције тела некој од фундаменталних сила која има функцију центрипеталне силе – гравипеталној, електропеталној... Инерцију супротстављамо одређеној сили центрипеталног смера тако што тело, које желимо довести у стање левитације, убрзамо на кружну путању око хватишта те центрипеталне силе. Нпр. Астронауте и њихове бродове око средишта Земље, јер је хватиште гравипеталне силе у средишту, односно тежишту Земље. Кружно кретање око Земље или неког другог небеског тела, на неки начин повећава инерцију тела која се тада манифестује као центрифугална, тј., прецизније, гравифугална сила која одвлачи тело од хватишта гравипеталне силе.

Важна напомена. Једино супротстављањем инерције тела гравитационом привлачењу можемо спречити гравитационо убрзање (слободни пад) на такав начин да тело трајно остане у бестежинском стању, јер, како је већ речено, тело је у бестежинском стању и онда кад слободно пада.

Но слободни пад, иако је стварно бестежинско стање, није левитација у правом смислу те речи, јер левитација подразумева да се удаљеност, између телеса која се привлаче, не смањује. Код падања, међутим, ради се о баш смањивању те удаљености. За оно што пада, не можемо тврдити да лебди, а оно што лебди, то не пада. Левитација, дакле, и бестежинско стање не морају у свим случајевима бити идентичне појаве. Свака левитација није уједно и бестежинско стање, а свако бестежинско стање није аутоматски и левитација.

Постизање привидне левитације

Ако гравитацијско убрзање неког тела не спречимо његовом инерцијом, него неком вањском одбојном (репулзивном), силом (магнетизмом или електростатским набојем), оно ће лебдети у магнетском или електростатском пољу. Но магнетизам или електрицитет, који узрокују лебдење тела, увек, и истовремено узрокују и појаву тежине тог тела које лебди. Магнети, нпр. који лебде један изнад другога показати ће на ваги исту тежину као и онда када не лебде један изнад другога, него леже на тасу ваге, један поред другога.

Привлачна сила између два тела, наиме, може се манифестирати, или као убрзање, или као тежина. Ако се манифестира као убрзање, онда нема тежине. А ако се неком вањском силом спречи убрзање, појављује се као тежина - привлачни механички напон, тēжēње или тежња.

Гравитационо убрзавање тела може се спречити и неком вањском псеудосилом. Нпр. чврстоћом површине неког другог тела или чврстом површином Земље. I у том се случају привлачна сила између Земље и тела, које лежи или стоји на њој, појављује као тежина. Разлика је само у томе што је, код привидног лебдења, притисак на подлогу, који потиче од тежине тела посредован невидљивим и неопипљивим магнетским или електростатским пољем.,

Разлика у постизању привидне и стварне левитације

Тела, како је већ речено, доводимо у стање привидне левитације тако да њихово убрзавање према хватишту силе која их привлачи не спречавамо дејствовањем њихове властите инерције, него неком вањском силом (магнетизмом, електрицитетом итд.). Тим истим чином, тела чинимо и тешким, јер, како је већ речено, за вријеме привидне левитације тела добијају и задржавају своју тежину.

Праву тј. стварну левитацију, трајно бестежинско стање, постижемо довољно брзим кретањем које је увијек окомито на смјер дејствовања привлачне силе. То је кружно, орбитално кретање. При таквом кретању, као што је горе речено, инерција тела манифестира се као сила центрифугалног смера, која анулира привлачну силу, тј. силу центрипеталног смера, гравитацију, или пак пуно точније, гравипеталну силу. Разлика између гравитације и гравипеталне силе није само у имену, него такођер и у математичким изразима којима се одређује њихова природа и величина. Израз за величину гравитације је

Ф = ГМм/Р² ,

а за величину гравипеталне силе:

Ф_гп = ГМм/Р² – мв²/Р

Различити видови стварне левитације

Као што постоје различите врсте привидне левитације, тако има и разних врста стварне левитације, а разликују се по томе која од привлачних сила врши функцију центрипеталне силе. Ево тих сила и центрифугалних реакција на њихово центрипетално дјеловање. Термини «центрипеталан» и «центрифугалан» само су опће ознаке смјера дјеловања неке силе – ка центру, или од њега.

сила -------- функција -------- реакција -------- последица

гравитација - гравипетална -- гравифугална -- левитација

Електрична с.- електропетална -- електрофугална -- левитација

Магнетизам - магнетопетална с. - магнетофугална - левитација

Нуклеарна с.- нуклеопетална - нуклеофугална - левитација

Чврстоћа ----- солидопетална ---- солидофугална ---- нема левитације.

Стварна левитација може се појавити само ако нека од фундаменталних сила служи као центрипетална сила – гравипетална, електропетална, магнетопетална и нуклеопетална. Реакције на центрипетално дејствовање фундаменталних сила - гравифугална, електрофугална магнетофугална и нуклеофугална - увек су реактивне силе или псеудосиле - манифестације инертности масе.

Чврстоћа - лат. солидитас - третира се у физици као псеудосила, а солидопетална сила такођер. Стога солидофугална сила не може узроковати левитацију као у горњим случајевима, него само механички напон, напрезање у маси ротирајућег тела.

Физичке чињенице и закони који омогућују да схватимо зашто се појављује стварна левитација

У случају ротације чврстог тела, величине солидопеталне и солидофугалне силе увек су једнаке и супротног смера (Неwтон 3). Величина им је пропорционална брзини ротације чврстог тела:

Ф = мв²/р.

У случају у којем гравипетална сила има функцију центрипеталне силе (нпр. у случају орбитирања астронаута и њихових свемирских бродова око Земље), гравипетална и гравифугална сила такођер су једнаке и супротног су смера, али су обје силе обрнуто пропорционалне брзини ротације, тј. орбитирања.

Ако, нпр. повећамо брзину неког тела (при кретању које је окомито на смер деловања гравитације онда се тим чином (прије постизања брзине левитације или сателизације ) неће повећати, него смањити величина гравипеталне и гравифугалне силе, што ће се најприје очитовати као смањење тежине убрзаваног тела. Због Земљине ротације, нпр. на екватору, због брзине од 464 м/сец. тела губе 0, 34% своје тежине. С постизањем брзине левитације та тежина се потпуно губи, јер се, при брзини левитације или сателизације гравифугална и гравипетална сила потпуно искључују и своде на нулу. То је кључни фактор који омогућује левитацију. Ако би смо пак, након постизања брзине левитације, још више повећали брзину, не би смо повећали величину гравифугалне силе, нити постигли некакву антитежину, него само повећали радиус, Р кретања убрзаваног тијела.Тако се повећава "висина", односно радиус кретања, Р уметних сателита. Но кад се постигне жељена висина, тј. жељени радиус,Р, брзина им се опет смањује.

Зашто?

Имајући на уму да, повећавањем радиуса орбитирања, Р, експоненцијално (за Р²), смањујемо гравипеталну силу (тј. гравитацију која врши функцију центрипеталне силе), лако ћемо разумети зашто тела која орбитирају на већим висинама требају имати мању линеарну, или периферну брзину орбитирања. Види претходни текст и једначину:

Ф^гп = ГМм/Р² – мв²/Р

Трећи фактор који омогућује стварну левитацију за сада још нема неко научно објашњење, као ни сама гравитација, али је добро познат начин његовог понашања. Ради се о инерцији. Она се увек опире промени брзине или смера кретања. Да нема инерције, гравитацијско убрзање телеса било би неуспоредиво веће него што стварно јест, но инерција га радикално сманује. При кружном кретању тела око хватишта гравитацијске, тј. гравипеталне силе, инерција се опире промени смера кретања и манифестује као гравифугална, репулзивна, одбојна, сила у односу на гравитацију. При брзини сателизације инерција неутралише гравитацију и омогућује лебдење, а при повећању брзине изнад брзине сателизације, «одбија», тј. удаљава проматрано тело од небеског тела око којег орбитира.

Популарни однос према левитацији

Такозвани трезвени људи, који су најчешће скептични, редовито потпуно превиђају ону стварност левитације која је горе била описана, па о овој појави мисле на основу предрасуде: да није могућа и да никад неће бити ни постигнута. С друге стране пак, оно неосвештено мишљење, које оптимистично верује у могућност левитације, такођер превиђа њену стварност и најчешће ју повезује са «антигравитацијом», па подразумева да би левитација требала бити последица дејствовања некакве антигравитационе силе, поља, или пак, антиматерије.

Но антигравитациона левитација, о којој се најчешће говори, још нигде није детектирана, а нити појмљена, схваћена. За сада постоји само у форми некакве нејасне, недефиниране опште жеље за ослобођењем од гравитације. На бази сувремене науке није могуће разумети унутарњу структуру те жеље, нити њену збиљску, физичку базу. Исто важи и за тзв. антигравитациону силу. I она, за сада постоји само као потпуно нејасна, протуречна фантазмагорија, базирана искључиво на оној жељи. Нема никаквог доказа о успешном стварању некаквог антигравитационог уређаја, поља или штита. Оно што је, на том пољу уистину остварено и дало одређене (врло мале, безначајне) ефекте, спада у подручје привидне левитације помоћу које се не могу задовољити људске потребе за изласком у свемир и опстанком у њему.

Медитативна, волитивна или тзв. паранормална левитација – такођер је, како показује досадашње научно искуство, ствар жеље, религијских веровања или празноверја. О случајевима левитирања неких светих људи или јогина, о којима се већ одавно извештава, не може се разумно и егзактно говорити без оправдане и темељите скепсе.

Спољашње везе

• Четврта димензија