La lévitation / l'antigravité

Pour les maniaques, vous trouverez des démonstrations du théorème d'Earnshaw sur le web, par exemple Wikipedia. C'est un poil pénible, il faut aimer les mathématiques et le calcul vectoriel, et c'est difficile à démontrer avec les mains.

Accessoirement, ce théorème s'applique d'abord aux particules électrostatiques, mais il établit aussi qu'il n'existe aucune configuration statique d'aimants qui permettrait la lévitation stable d'un objet contre la gravité.

Et vous trouverez toujours des sceptiques qui essaieront quand même de faire léviter un aimant, et ça se termine généralement sur les cas suivants.

Des exemples de lévitations statiques qui n'en sont pas, mais bon, c'est quand même amusant à voir. Si vous voyez quelque chose qui ressemble à une vraie lévitation avec des aimants, alors cherchez l'alimentation électrique qui fournira l'énergie au système faisant varier le champ magnétique...

Cette astuce est utilisée dans certains moteurs de Mendocino, car le frottement contre la vitre peut être très faible, facilitant la rotation.

D'autres essayent de faire des trains à sustentation magnétique, et ça se termine invariablement par des guides pour empêcher le train de se barrer de la voie, dans le meilleur des cas avec un seul guide sur le côté.

Je vous fais grâce des montages avec des fils, au mieux en nylon transparent...

Au moins deux techniques très différentes existent pour obtenir une lévitation impliquant une rotation :

• Le Lévitron qui date des années 90
• Champ magnétique en rotation découvert par hasard, en 2021

Alors ça, mesdames et messieurs, c'est vraiment une astuce d'enfer, d'ailleurs j'en ai un depuis des lustres.

J'introduis Le Lévitron :

En utilisant une toupie, on bénéficie d'une stabilisation gyroscopique qui compense toute déviation de l'axe. La configuration est assez simple : il faut un gros aimant en forme d'anneau, plus gros que la toupie, pour avoir une sorte de cuvette de champ magnétique. La toupie elle-même est aussi un aimant en anneau, les mêmes pôles se faisant face pour avoir une répulsion. Il faut que le poids de la toupie compense pile-poil la répulsion, ni trop, ni pas assez.

Avec uniquement les aimants:

Faire fonctionner un Levitron n'est pas évident car il faut absolument que l'aimant de base soit parfaitement horizontal, autrement dit l'axe du champ magnétique doit être parfaitement vertical avec l'attraction terrestre. D'où la petite feuille de papier pliée sous l'aimant. Ensuite, il faut ajuster le poids de la toupie par essais successifs. Puis, quand ça se met à marcher, quel bonheur !

Les produits en vente s'arrangent évidemment pour cacher le très moche aimant et conserver un peu magie, par exemple en utilisant du bois.

C'est essentiellement le frottement de l'air sur la toupie qui la ralentit et elle finit par tomber. On peut allonger nettement le temps de lévitation en mettant l'ensemble sous une cloche à vide, mais bon, ce n'est guère commode. Certains ont réussi à injecter de l'énergie à la toupie pour entretenir la rotation sous la forme de petites impulsions magnétiques, ce qui rend le système encore plus surprenant (Perpetuator). C'est un peu la même ruse que la toupie éternelle.

En 2021 un ingénieur, H. Ucar, a réalisé qu’un aimant (ou dipôle magnétique) tournant très rapidement créait près de lui une position stable, qui permet de maintenir en place un autre aimant.

Vous pouvez réaliser l'expérience assez facilement chez vous :