Le Lévitron : comment défier les lois de la gravitation en utilisant la force magnétique ?

Résumé du document

Un théorème dû à Earnshaw (Théorème de 1842) prouve qu'il est impossible d'obtenir une lévitation statique en utilisant une combinaison d'aimants fixes et de charges électriques. La lévitation statique implique une suspension stable d'un objet à l'encontre de la pesanteur. Il y a toutefois quelques possibilités de léviter en contournant les hypothèses du théorème. Cependant aucune de ces possibilités ne permet de générer une anti-pesanteur ou de faire voler un engin sans utiliser d'ailes ou de réacteurs. Parmi ces possibilités il y a la mise en rotation d'un élément mobile au dessus d'aimant permanant (...)

Extraits

[...] II - La physique autour du Lévitron 2.1 - Qu'est-ce qui maintient la toupie en lévitation ? La force d' anti-gravité qui repousse la toupie en l'éloignant de la base est le magnétisme. La toupie et les aimants contenus à l'intérieur de la base sont tous deux magnétisés, mais avec des pôles opposés. Imaginez que l'aimant de base se présente avec son pôle nord pointant vers le haut tandis que l'aimant de la toupie présente un pôle nord pointant vers le bas (fig. 1). [...]

[...] Rappelons que le théorème d'Earnshaw prouve qu'il est impossible d'obtenir une lévitation statique en utilisant une combinaison d'aimants fixes et de charges électriques. Afin d'empêcher que la toupie ne se retourne il faut trouver un moyen de compenser la force d'attraction qui s'exerce entre la toupie et la base. Exerçant une force sur la toupie dans son ensemble, le champ magnétique de la base produit un effet qui tend à faire tourner son axe de rotation. Si l'élément mobile ne tournait pas, cet effet magnétique entraînerait son renversement de sorte que le pôle sud de la toupie pointerait alors vers le bas et la force provenant de la base deviendrait attractive, c'est-à-dire qu'elle aurait le même sens de gravité, avec pour résultat que l'élément mobile tomberait. [...]

[...] Dans une première partie nous allons voir la réalisation de notre TPE avec la fabrication de la base et de la toupie. Dans une seconde partie nous étudierons la physique et les phénomènes autour du Lévitron. Dans une troisième partie nous conclurons sur notre TPE. On cherchait différents moyens de défier les lois de la gravitation sans rentré dans quelque chose de coûteux et irréalisable à notre niveau. On a donc choisit de travailler sur l'invention de Roy Harrison communément appelé "Lévitron". Problématique : Comment défier les lois de la gravitation en utilisant la force magnétique ? [...]

[...] Dans l'un d'eux nous avons percé 6 trous : 3 pour les pieds et 3 pour les vis de réglage et dans l'autre nous en avons juste percé 3 pour faire passer les vis de réglage - Réalisation de la toupie Pour réaliser nous avions besoin: d'un petit aimant, d'un socle pour l'aimant, d'une pointe de stylo, d'un bâton de sucette, de la pate â fixe. Chacun de ces éléments à un rôle très important dans la toupie et dans le projet. Nous avions besoin d'un aimant afin de pouvoir utiliser la force magnétique et être de petite taille afin de limiter la masse de la toupie. [...]

[...] Positionner à 40 cm d'altitude, le lit flottant peut avoir d'autres fonctions : table à manger japonaise, présentoir de divers articles une base pour un pavillon flottant. Défier les lois physiques qui nous entourent n'est pas une tâche mince à faire d'autant plus que le magnétisme est une partie de la physique très complexe qui demande beaucoup de travail pour la comprendre. Mais nous avons vu au cours de notre TPE que cela est possible mais uniquement dans certaines conditions. [...]