Aufsteigende magneten

Auf einem Stab sind drei Magnete so angeordnet, dass gleichnamige Pole jeweils benachbart zueinander sind (NS - SN - NS) und schweben übereinander. Die Abstoßungskraft zwischen zwei Magneten wächst mit kleiner werdendem Abstand. Dies lässt sich leicht nachprüfen, indem man mit der Hand den oberen Magneten versucht runter zu drücken: er leistet Widerstand. Nehmen wir den oberen Magneten weg, so wird der mittlere angehoben: der obere hatte ihn runtergedrückt. Im Gleichgewichtszustand sind die Abstände zwischen den Magneten so groß, dass die magnetische Abstoßungskraft (die nach oben wirkt) genauso groß ist wie die Gravitationskraft (die nach unten wirkt).

Es ist sogar möglich, die auftretenden Kräfte quantitativ zu untersuchen. Auf den mittleren Magneten wirkt die Gewichtskraft mg sowie eine weitere Kraft mg, die vom Gewicht des oberen Magneten herrührt. Auf den mittleren Magneten wirkt also die doppelte Kraft wie auf den oberen. Die Wechselwirkung zwischen zwei Magneten ist wie die Coulomb-Kraft umgekehrt proportional zum Abstandsquadrat, somit ist der Abstand zwischen den oberen beiden Magneten um ?2 größer als der Abstand zwischen den unteren beiden.

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Sehr wichtig ist hierbei auch der Plastikstab: ohne ihn würden die Magnete nach Belieben zusammen kleben. Wir sprechen hier von Zwangsbedingungen für die Magneten in zwei Richtungen.

In der levitierenden Feder ist die Anordnung der Magneten viel komplizierter, dafür sind die Zwangsbedingungen nur in einer Richtung - zur Federspitze hin. Beim levitron gibt es allem Anschein nach keine Zwangsbedingungen. Dort gibt es mehr Magneten und die senkrechte Haltung des Kreisels wird durch den Drehimpulserhaltungssatz Aufrecht erhalten.