Сотрудники лаборатории физико-химической гидродинамики НИИ механики Московского государственного университета исследовали маятник, на конце которого закреплено тело из анизотропного намагничивающегося эластомера. Это материал из полимера с вмороженными цепочками ферромагнитных частиц. Для создания магнитного поля использовали электромагнитную катушку.
Ученые обнаружили необычный эффект. Если длина маятника меньше критической, он отклоняется вправо. Если больше — влево. На критической длине маятник не отклоняется вообще. Маятник с обычным изотропным телом, где частицы распределены равномерно, так себя не ведет.
Наиболее наглядной и удобной для изучения механической системой является маятник с анизотропным намагничивающимся телом, который в зависимости от его длины отклоняется в разные стороны от вертикальной оси под действием неоднородного магнитного поля.
Ученые объяснили механизм. На маятник действуют два момента: магнитный момент, связанный с анизотропией, и момент магнитной силы. Они направлены в разные стороны, и их соотношение зависит от длины. Также выяснилось, что маятник с анизотропным телом может занимать несимметричные положения равновесия — не строго по центру катушки. Их количество зависит от точки подвеса, длины и силы тока.
Открытие важно для создания микророботов, которыми управляют внешним магнитным полем. Такие роботы делают из мягких магнитных материалов. Внутри нет батареек, моторов и твердых деталей — это преимущество для медицины и биологических исследований. Учет нового эффекта поможет точнее управлять их движением. Результаты опубликованы в журнале Meccanica.
Ранее Наука Mail писала о том, как система на основе маятника позволяет извлекать энергию из океанских течений.