При критической длине маятник с телом из анизотропного намагничивающегося эластомера не отклоняется в магнитном поле. Если длина меньше критической, маятник отклоняется вправо, если больше — влево. Маятник с изотропным телом не отклоняется при любой длине. Эффект обнаружили учёные НИИ механики МГУ, исследование опубликовано в журнале Meccanica.
Как проводили эксперимент
Сотрудники лаборатории физико-химической гидродинамики НИИ механики МГУ экспериментально и теоретически исследовали равновесие маятника со сферическим телом из анизотропного намагничивающегося эластомера, закреплённым на свободном конце. Анизотропный намагничивающийся эластомер — магнитоуправляемый материал из полимерной матрицы и «вмороженных» в неё ориентированных цепочек ферромагнитных частиц. Для создания неоднородного магнитного поля применялась электромагнитная катушка, на вертикальной оси которой подвешивался маятник.
В чём парадокс
В ходе экспериментов обнаружена и теоретически объяснена зависимость направления отклонения маятника от его длины. Если длина маятника не достигает критической величины, он отклоняется вправо. Если превышает её — влево. Маятник критической длины не отклоняется, как и маятник любой длины с изотропным намагничивающимся телом, в котором феррочастицы распределены равномерно и не образуют цепочек.
Почему это происходит
Парадоксальная зависимость объяснена разнонаправленным действием магнитного момента, связанного с анизотропией, и момента магнитной силы, которая в анизотропном теле имеет составляющую, перпендикулярную градиенту магнитного поля.
Какие ещё эффекты обнаружили
В отличие от маятника с изотропным телом, маятник с телом из анизотропного намагничивающегося эластомера может занимать положения равновесия, несимметричные относительно вертикальной оси катушки. Их количество зависит от расположения точки подвеса, длины маятника и величины тока.
Где это пригодится
Старший научный сотрудник лаборатории физико-химической гидродинамики Дмитрий Меркулов отметил, что актуальная задача — проектирование микророботов, дистанционно управляемых с помощью внешнего магнитного поля. Как правило, они изготавливаются из мягких магнитных материалов и не содержат внутри источников тока, электродвигателей и твёрдых механических элементов, что является преимуществом при использовании в медицине и биологических исследованиях. При создании таких роботов могут использоваться тела из анизотропных намагничивающихся эластомеров: они характеризуются не только силовым взаимодействием с магнитными полями, но и возможностью ориентироваться вдоль направления поля. Движение этих тел в магнитном поле обладает особенностями, которые требуют подробного исследования.
Эффект будет учитываться в дальнейшем при создании прототипов магнитоуправляемых микророботов. Полученные результаты расширяют представления о механике анизотропных магнитоуправляемых материалов и позволяют точнее прогнозировать их поведение в неоднородных магнитных полях.
Где опубликовано
Результаты исследования опубликованы в журнале Meccanica. Работа выполнена в рамках государственного задания МГУ имени М. В. Ломоносова.
Коротко: главное
-
Что обнаружили учёные? — Эффект смены направления отклонения маятника при изменении длины.
-
При какой длине маятник не отклоняется? — При критической.
-
Куда отклоняется короткий маятник? — Вправо.
-
Куда отклоняется длинный маятник? — Влево.
-
Где опубликовано исследование? — В журнале Meccanica.
Резюме
-
Учёные НИИ механики МГУ обнаружили эффект смены направления отклонения маятника с телом из анизотропного намагничивающегося эластомера.
-
Короткий маятник отклоняется вправо, длинный — влево, при критической длине не отклоняется.
-
Маятник с изотропным телом не отклоняется при любой длине.
-
Обнаружены несимметричные положения равновесия, их число зависит от точки подвеса, длины и тока.
-
Результаты планируют учитывать при создании магнитоуправляемых микророботов.
Материал подготовлен изданием «Техносуверен» (technosuveren.ru).
Дата публикации: 29 сентября 2026 года.
