HELE-SHAW ΡΟΗ ΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ

Abstract

Σε αυτήν την εργασία θα μελετήσουμε το πώς επηρεάζεται ένα σιδηρορευστό που ρέει σε ένα ανοιχτό κανάλι από ένα μαγνητικό πεδίο. Το σιδηρορευστό ρέει μαζί με νερό πάνω σε μια επίπεδη πλάκα μιας συσκευής Hele-Shaw H9 με πολύ χαμηλή ταχύτητα. Το ρευστό περνάει μέσα από ένα ανοιχτό κανάλι στου οποίου τα τοιχώματα εξωτερικά βρίσκεται ένας μαγνήτης νεοδυμίου. Εξαιτίας της συσκευής που χρησιμοποιούμε το βάθος της ροής είναι πάρα πολύ μικρό οπότε θεωρούμε την ροή δισδιάστατη. Έτσι θα μελετήσουμε το πώς επηρεάζεται το σιδηρορευστό σε αυτή τη χαμηλή ροή σε δύο διαστάσεις από το μαγνητικό πεδίο του μαγνήτη που χρησιμοποιούμε. Τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν βιντεοσκοπήθηκαν από ηλεκτρονική συσκευή και όλες οι παρατηρήσεις προκύπτουν μέσα από αυτά τα βίντεο. Το πρώτο κεφάλαιο είναι εισαγωγικό και παραθέτει εισαγωγικά και ιστορικά στοιχεία για τα ρευστά και πιο ιδιαίτερα για τα σιδηρορευστά καθώς και κάποιες ιδιότητες τους. Παραθέτει στοιχεία για την ζωή, την καριέρα και τα επιτεύγματα του Hele-Shaw και πολλά στοιχεία για τους μαγνήτες νεοδυμίου, όπως το πώς ανακαλύφθηκαν, τις χρήσεις τους, καθώς και πολλές τους ιδιότητες. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναφέρονται στοιχεία, ιδιότητες και πληροφορίες για τον μαγνήτη νεοδυμίου που χρησιμοποιήσαμε, καθώς και πολλές πληροφορίες, ιδιότητες και χαρακτηριστικά για την συσκευή Hele-Shaw H9 που χρησιμοποιήσαμε σε αυτό το πείραμα. Περιγράφεται ο τρόπος λειτουργίας της συσκευής Η9 και οι μετατροπές που της έγιναν για να πραγματοποιηθεί το πείραμα και κάποιες ιδιοκατασκευές που φτιάχτηκαν για την αντιμετώπιση κάποιων προβλημάτων που προέκυψαν. Επίσης περιγράφεται η διαδικασία όπου ακολουθήσαμε για την παραγωγή του σιδηρορευστού που χρησιμοποιήσαμε, καθώς και η πειραματική διαδικασία. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται αρκετές περιπτώσεις φαινομένων που παρατηρήσαμε κατά την βιντεοσκόπηση των πειραμάτων μέσα από χαρακτηριστικά στιγμιότυπα. Τα στιγμιότυπα αυτά μέσω μιας αναλυτικής περιγραφής προσπαθήσαμε να είναι κατανοητά για το κάθε ξεχωριστό φαινόμενο που παρατηρήσαμε κατά την διάρκεια των πειραματικών διαδικασιών. Οι πειραματικές διαδικασίες μας χωρίζονται σε δύο βασικές κατηγορίες. Στην πρώτη κατηγορία ο μαγνήτης εφάπτεται στο τοίχωμα του καναλιού με την πιο μικρή του επιφάνεια και ενώ βρίσκεται κάθετα στο τραπέζι και στην δεύτερη περίπτωση εφάπτεται στο τοίχωμα του καναλιού με την μεγαλύτερη του επιφάνεια και ενώ και πάλι βρίσκεται κάθετα στο τραπέζι. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα των πειραματικών διαδικασιών, όπου καταλήξαμε έπειτα από προσεκτική παρατήρηση αυτών και ειδικά μέσα από την βιντεοσκόπηση τους.