Soweit mir bekannt ist, würde eine Glocke, die in einem perfekten Vakuum geläutet wird, nur Energie verlieren und aufgrund der Reibung zwischen der Glocke und dem Aufhängemechanismus (aufgrund des fehlenden Luftwiderstands) aufhören zu läuten. Wäre es also theoretisch möglich, eine Glocke zwischen zwei gegenüberliegenden Magneten oder einer anderen Aufhängevorrichtung, die keinen physischen Kontakt erfordert, aufzuhängen und sie beim Schlagen für immer läuten zu lassen?
Es würde das Problem geben, dass sich die Glocke beim Schlagen zu einer Seite bewegt, es sei denn, sie wäre an allen vier Seiten durch Magnete immobilisiert. Würde die Magnetkraft als Dämpfer wirken und die Glocke am Klingeln hindern oder würde sie endlos weiter läuten?
Die innere Reibung im Metall der Glocke wird schließlich die klingenden Vibrationen beenden.
Die Glocke vibriert, wenn sie läutet, wodurch ihre Moleküle energetischer werden und Wärme entsteht. Die Bindung zwischen den Molekülen der Glocke widersteht den Vibrationen, und schließlich wird die Stärke der molekularen Bindungen genug Reibung erzeugen, um die Vibrationen zu beenden.
Um Ihre zweite Frage zu beantworten, lesen Sie diesen Bericht über ein Projekt zur Dämpfung von Maschinenschwingungen durch Anlegen eines Magnetfelds an einen Werkzeughalter: http://dynamicslab.mpe.nus.edu.sg/dynamics/Project0506/thesis0506/Vibration%20damping% 20using%20magnetic%20field%20boring%20process.pdf Es wurde festgestellt, dass ein magnetisches Feld Schwingungen von Stahl dämpft, der sowohl elektrisch leitfähig als auch magnetisch ist, aber in nichtmagnetischen Metallen wie Aluminium weniger effektiv ist und in nicht vorhanden ist -metallische Substanzen. Interessanterweise ist es zwar theoretisch möglich, dass ein Magnetfeld Vibrationen dämpft, der größte Teil des im Projekt erzielten Geräuschdämpfungseffekts war jedoch auf die Masse eines Elektromagneten zurückzuführen, der an der Gerätehalterung befestigt ist!
Alles, was die Glocke "aufhängt" - sei es ein Bolzen, ein Stück Schnur oder ein Magnetfeld - übt eine Kraft aus. Wenn die Glocke vibriert, wird diese Vibration übertragen. Dies liegt daran, dass die Kraft eines Magneten eine Funktion der Position ist – magnetische Anziehung kann nur durch eine Divergenz des Feldes entstehen. Wenn Sie sich also bewegen, ändert sich die Kraft und diese Änderung wird vom Magneten „gefühlt“.
Offensichtlich kann dies eine sehr schwache Kopplung sein – aber sie wird da sein. Wenn Sie ein Stethoskop an den Magneten halten, können Sie möglicherweise die Glocke hören – und zwar schwach.
"Ah!" Sie sagen: "Was wäre, wenn wir die Glocke einfach in den Weltraum schicken würden, ohne dass eine Kraft darauf einwirkt und keine lästigen Luftmoleküle sie verlangsamen?". Nun, es kann lange vibrieren - aber nicht ewig. Jede makroskopische mechanische Schwingung ist Verlusten ausgesetzt - normalerweise verursacht die Reibung von Molekülen aneinander während des Biegens und Streckens des Materials in der Glocke eine gewisse interne Erwärmung. Allerdings würde sogar ein "perfekt" elastisches Objekt einen gewissen Verlust erfahren, da die elektrischen Ladungen, aus denen die Atome im Material bestehen, beschleunigt werden - und wie Sie wissen, geben beschleunigende Ladungen elektromagnetische Strahlung ab. Nun, dieser Effekt ist natürlich absolut winzig für Atome in einer Glocke, die sich mit akustischen Frequenzen bewegt - aber "für immer" ist eine sehr lange Zeit,
Siehe auch diese frühere Antwort , die eine sehr ähnliche Frage behandelt.
Ja, es wird enden. Wenn die Glocke läutet, nähert sich eine Seite dem einen Magneten dann der anderen. Die andere Seite entfernt sich weiter von einem Magneten. Dadurch zieht die Kraft in eine Richtung an der Seite, wenn sie zurückgeht, und stoppt schließlich den Magneten. Wenn wir dies ignorieren, stoppt die Glocke immer noch, wenn man die Schwerkraft berücksichtigt und wie sie schließlich alle einfachen harmonischen Bewegungen stoppt. Außerdem erzeugt die Vibration Wärme, und die Wärmeenergie kommt von der Vibration.
Wenn es von einem Magnetfeld aufgehängt wird, verursacht das Klingeln eine Störung des Feldes. Dies verursacht eine Abstrahlung elektromagnetischer Energie.
Dasselbe gilt auch für die Gravitationskraft, die die Glocke auf sich selbst ausübt. Das Klingeln verursacht Gravitationsstrahlung (Energieverlust).
Unter der Annahme, dass die Glocke die Größe und Dichte eines großen Schwarzen Lochs hat, ist der Verlust durch Gravitationsenergie immer noch zu gering, um erkannt zu werden. Verluste durch elektromagnetische Strahlung in einem Magnetfeld, größer, aber immer noch viel kleiner als Verluste, die als Wärmestrahlung abgestrahlt werden.
Ross Millikan
Ernie
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