Veron logo VERON Woerden
navbar.frm 20180310
ATTENTIE. . VAKANTIE ONDERHOUD . . Bijeenkomst op 20 september 2018 . . Elke zondag 145.475 MHz . . 10:30 RTTY bulletin . . 11:00 uur Woerdense Ronde .
W

HET GAUSS-KANON

ondertitel

Johann Carl Friedrich Gauss (1777-1855) was een onderzoeker omtrent het aardmagnetisme en de ontdekker dat er maar twee polen waren.

Maar hij schijnt ook een geheim wapen te hebben ontworpen, waarvan we hier een miniatuurmodel voorstellen om zelf te maken:

Een eenvoudig apparaat om een magnetische kettingreactie te gebruiken voor het lanceren op hoge snelheid van een stalen kogel.

GAUSS-KANON

Het is simpel te maken, in een paar minuten, en zeer gemakkelijk te verklaren en te begrijpen.

We hebben nodig: een houten lineaal met een groef in het midden, vier super-sterke vergulde neodymium-ijzer-boron magneetjes van ca. 1.2 cm, negen stalen kogels van ca. 1 cm, en plakband.

Hieronder de lineaal, 'M' is magneetje, 'o' de kogeltjes....:

)-o------Moo-----Moo-----Moo-----Moo--------)................X !

We beginnen met de eerste magneet op de lineaal te plakken op 6 cm, en vervolgens steeds met 6 cm tussenruimte de andere drie.
We kunnen nu het kanon laden. Aan de rechterkant van elke magneet plaatsen we twee kogels. Plaats het doel op enige afstand van de rechterkant van de lineaal.
Om het kanon af te vuren, leggen we een kogel op het begin van de lineaal aan de linkerkant. We laten de kogel los, als hij dicht genoeg bij de magneet is, zal hij vanzelf ernaar toe rollen en de magneet raken. Daarna gaat het zo snel, dat het niet te volgen is en de meest rechtse kogel zal met aanzienlijke kracht het doel raken op een afstand van ca. 30 cm.

Hoe werkt dat?

Als we de eerste kogel los laten, wordt deze door de eerste magneet aan getrokken. Hij raakt deze met een bepaalde hoeveelheid kracht en een kinetische energie, die we 'eenheid 1' noemen. De kinetische energie van de kogel wordt overgebracht op de magneet, en daarna op de kogel die tegen de magneet ligt en vervolgens weer op de tweede kogel. Deze energie-overdracht is net als bij billartballen: de spelerbal blijft liggen en de geraakte bal schiet verder. Dus de derde kogel met de eenheid-1 geladen, gaat naar de tweede magneet. Naarmate hij dichterbij de tweede magneet komt, gaat hij sneller. Als hij de tweede magneet raakt, is zijn snelheid tweemaal groter als de eerste. De vijfde kogel start met kinetische energie eenheid-2, naar de derde magneet, waarna de zevende kogel met eenheid-3 van de kinetische energie naar de laatste magneet snelt. De laatste kogel verlaat de lineaal dan met eenheid-4 van de kinetische energie en raakt het doel.

Als de opstelling gereed is en klaar om inwerking gezet te worden, zien we de vier kogels tegen hun magneten aan liggen.
Deze kogels zijn in wat we noemen de 'nul-toestand'. Er is energie nodig om ze van de magneten te verwijderen. Maar elk van deze kogels moet een andere kogel opstoten. Deze tweede kogels zijn niet in de nul-toestand. Zij zijn 1 cm van de magneet verwijderd. Ze zijn gemakkelijker in beweging te krijgen dan die tegen de magneten aanliggen. Als we een kogel die tegen een magneet aanligt zouden wegduwen van de magneet tot 1 cm, zouden we energie aan die kogel leveren. De kogel zou met enige kracht naar de magneet worden teruggetrokken als we hem loslaten, de energie komt dan weer vrij. Maar als het Gauss-kanon is afgevuurd, is de situatie anders. Nu ligt er een kogel aan elke kant van de magneten. Elke kogel is nu weer in zijn nul-toestand, en heeft zijn energie afgegeven, die was geladen door 1 cm van de magneet verwijderd te zijn. Alle energie is in de laatste kogel gekomen, die nu zijn doel vernietigt.

De kinetische energie van een voorwerp wordt bepaald door zijn massa maal het kwadraat van zijn snelheid. Als elke magneet een kogel aantrekt, levert het lineair kinetische energie aan die kogel. Maar de snelheid levert niet lineair. Als we vier magneten hebben, is de kinetische energie vier, maar de snelheid gaat naar de wortel uit de kinetische energie.
Als we meer magneten toevoegen, wordt de snelheid gaande weg steeds groter. We kunnen doorgaan, tot de laatste magneet door de klap in stukken vliegt.
Er is dus een limiet aan het aantal magneten.

De vraag komt nu op, of het niet mogelijk zou zijn, om een cirkelvormige opstelling te maken en zodoende een 'perpetuum mobile' te krijgen. Dat gaat niet op, want als de laatste kogel bij het begin aankomt, ligt aan elke kant van de magneten een kogel, die dus in de nul-toestand zijn. Er is geen energie van de magneet te verwachten, de kogel kaatst gewoon terug.

(J.C.F.Gauss History)
 

Meer informatie

Carl Friedrich Gauss


footerconvert.frm
background-color:#bdf'
Redactie: pa0phb @ veron.nl
Wednesday, 26-Sep-2018 13:18:40 CEST ©