O trem mais rápido já construído | A física completa disso

00:12:48
https://www.youtube.com/watch?v=sFz0c8xd2fA

Ringkasan

TLDRO vídeo destaca a tecnologia avançada do trem SC Maglev, que usa ímãs supercondutores para atingir velocidades superiores a 600 km/h. A tecnologia é composta por três componentes principais: propulsão, levitação e orientação, todos baseados em princípios de eletromagnetismo. Para alcançar essas funções, os trens utilizam ímãs supercondutores resfriados criogenicamente e bobinas de propulsão que interagem para mover e levantar o trem sem tocar os trilhos. Uma série de testes comprovou a viabilidade do sistema, e a comercialização está prevista para 2027 entre Tóquio e Nagoya. Além de ser uma façanha técnica, o sistema deve incluir medidas para proteger a saúde dos passageiros contra campos magnéticos. Os desafios, como o fornecimento de energia e o controle de temperatura, são enfrentados com tecnologias inovadoras, garantindo eficiência e segurança.

Takeaways

  • 🚄 O SC Maglev é o trem mais rápido do mundo.
  • 💨 Atinge velocidades superiores a 600 km/h.
  • 🔋 Usa ímãs supercondutores para levitação eficiente.
  • 🛰️ Propulsão e orientação baseadas em eletromagnetismo.
  • 🇯🇵 Esperado para operar em 2027 entre Tóquio e Nagoya.
  • ⚡ Coleta de energia baseada em indução sem contato.
  • ❄️ Refrigeração criogênica com hélio líquido é essencial.
  • 🚧 Tecnologia de escudos para segurança dos passageiros.
  • 🧲 Campos magnéticos são geridos para evitar riscos à saúde.
  • 📅 Testes bem-sucedidos desde 1997.

Garis waktu

  • 00:00:00 - 00:05:00

    Os trens SC Maglev desenvolvidos pela Central Japan Railway Company são únicos devido ao uso de ímãs supercondutores que permitem a levitação magnética sem perdas. Alcançando velocidades superiores a 600 km/h, esses trens são os mais rápidos do mundo. O objetivo é implementar essa tecnologia para conectar grandes cidades em tempos reduzidos. Para operar um trem de levitação magnética com sucesso, é necessário atingir objetivos de propulsão, levitação e orientação, contando com o uso de ímãs supercondutores resfriados a hélio líquido para evitar perdas de energia.

  • 00:05:00 - 00:12:48

    A levitação dos trens SC Maglev é alcançada usando bobinas em forma de oito, que não são alimentadas, através do movimento de ímãs supercondutores. Quando um ímã se move paralelamente e deslocado a essas bobinas, ocorre levitação devido à interação das forças magnéticas. Para estabilidade lateral, as bobinas interconectadas asseguram que as forças horizontais mantenham o trem centralizado na pista. Finalmente, a energia elétrica necessária para os sistemas do trem é transferida de forma indutiva, sem contato. Todo o design leva em conta a segurança dos passageiros, minimizando a exposição a campos magnéticos.

Peta Pikiran

Video Tanya Jawab

  • Como os trens SC Maglev funcionam?

    Os trens SC Maglev utilizam ímãs supercondutores que necessitam de um sistema de refrigeração criogênica com hélio líquido para manter a temperatura crítica e permitir a levitação magnética.

  • Qual é a velocidade máxima atingida pelo trem SC Maglev?

    O SC Maglev alcançou uma velocidade recorde de 603 km/h durante testes.

  • O que faz do SC Maglev diferente de outros trens maglev?

    Esses trens são diferenciados por utilizarem tecnologia supercondutora para propulsão, levitação e orientação, ao contrário de outros sistemas de levitação magnética.

  • Como o SC Maglev consegue levitar?

    A levitação é conseguida através da indução eletromagnética, onde bobinas em forma de oito criam forças de levitação quando um ímã supercondutor se move sobre elas.

  • Quando o SC Maglev estará operando comercialmente?

    Em 2027, espera-se que o SC Maglev opere comercialmente entre Tóquio e Nagoya.

Lihat lebih banyak ringkasan video

Dapatkan akses instan ke ringkasan video YouTube gratis yang didukung oleh AI!
Teks
pt
Gulir Otomatis:
  • 00:00:00
    os trens levantados magneticamente são
  • 00:00:03
    comuns hoje em dia contudo o trem maglev
  • 00:00:06
    que a central de a pano railway Company
  • 00:00:09
    desenvolveu é bem único e superior aos
  • 00:00:12
    outros trens percorrendo a mais de 600
  • 00:00:15
    km por hora Ele alcançou o status de
  • 00:00:18
    trem mais rápido esse trem usa imãs
  • 00:00:21
    supercondutores por isso é chamado de SC
  • 00:00:24
    maglev uma vez carregados como uma
  • 00:00:27
    corrente de excitação Os imãs
  • 00:00:29
    supercondutores desse trem produzem uma
  • 00:00:32
    cê circulante e um forte campo magnético
  • 00:00:34
    externo com perda zero
  • 00:00:37
    vamos entender mais sobre esta
  • 00:00:40
    tecnologia de trem testada com sucesso o
  • 00:00:42
    que é projetada para superar outras
  • 00:00:44
    tecnologias de levitação magnética até o
  • 00:00:47
    ano de 2027 a mesma tecnologia deve
  • 00:00:51
    conectar a cidade de Nova York a
  • 00:00:53
    Washington DC em apenas uma hora até
  • 00:00:56
    2030
  • 00:00:58
    e agora operar com sucesso um trem
  • 00:01:00
    levitado magneticamente temos que
  • 00:01:02
    atingir os três objetivos a seguir um
  • 00:01:05
    propulsão 2 levitação e três orientação
  • 00:01:09
    contudo antes de entrarmos nos detalhes
  • 00:01:12
    de como o trem SC maglev atingir esses
  • 00:01:15
    objetivos Vamos estudar sobre o coração
  • 00:01:18
    deste trem Os imãs supercondutores
  • 00:01:22
    e os trens de levitação requerem
  • 00:01:25
    eletroímãs extremamente poderosos quanto
  • 00:01:28
    mais fortes use mas Mais forças de
  • 00:01:31
    sustentação e força de propulsão eles
  • 00:01:34
    têm resultando em maior velocidade do
  • 00:01:36
    trem um eletroímã normal não é capaz de
  • 00:01:40
    aumentar o valor da corrente além de um
  • 00:01:42
    certo limite devido ao problema de
  • 00:01:44
    aquecimento
  • 00:01:45
    nos Eletro imãs supercondutores a
  • 00:01:48
    temperatura do condutor é reduzida
  • 00:01:50
    abaixo de um limite crítico depois disso
  • 00:01:54
    o material de repente produz uma grande
  • 00:01:56
    quantidade de fluxo de corrente com
  • 00:01:58
    resistência zero
  • 00:02:00
    e Esse resultado é exatamente o que
  • 00:02:02
    queremos O interessante é que você só
  • 00:02:05
    precisa carregar a bobina super
  • 00:02:07
    condutora uma vez usando uma corrente de
  • 00:02:10
    excitação para que as bobinas em
  • 00:02:12
    curto-circuito produzem uma cê
  • 00:02:14
    circulante externa sem perda de energia
  • 00:02:17
    a corrente circulada pelas bobinas super
  • 00:02:20
    condutoras enorme 700kg amperes quase 10
  • 00:02:24
    mil vezes o valor da corrente dos fios
  • 00:02:27
    convencionais de cobre para uso
  • 00:02:28
    doméstico
  • 00:02:29
    os eletroímãs supercondutores são
  • 00:02:32
    obviamente os eletroímãs mais poderosos
  • 00:02:35
    e eficientes
  • 00:02:36
    é o desafio é manter as bobinas em um
  • 00:02:39
    estágio supercondutor para este
  • 00:02:42
    propósito um sistema de refrigeração com
  • 00:02:44
    hélio líquido a Bordo é usado e o super
  • 00:02:48
    condutor do trem SC maglev é uma liga de
  • 00:02:51
    nióbio e titânio que tem uma temperatura
  • 00:02:53
    crítica de 9.2 Kelvin para manter a
  • 00:02:57
    temperatura da liga abaixo desse limite
  • 00:03:00
    o hélio líquido a uma temperatura de 4.5
  • 00:03:03
    Kelvin é circulado em torno dela depois
  • 00:03:06
    de passar pelo condutor o hélio líquido
  • 00:03:09
    evapora
  • 00:03:10
    para trazê-lo de volta ao estágio
  • 00:03:13
    Inicial utiliza-se um compressor de
  • 00:03:15
    Hélio e uma unidade de refrigeração
  • 00:03:18
    e a unidade de refrigeração funciona
  • 00:03:21
    segundo o princípio do ciclo de
  • 00:03:23
    refrigeração guifood mcmahon
  • 00:03:27
    e ainda assim a tarefa de engenharia do
  • 00:03:30
    departamento criogênico ainda não
  • 00:03:32
    terminou o supercondutor pode absorver
  • 00:03:35
    calor de fora na forma de radiação para
  • 00:03:38
    evitar que essa absorção ocorra uma
  • 00:03:41
    escudo de radiação é adicionado ao seu
  • 00:03:43
    redor contudo durante a operação do trem
  • 00:03:46
    a formação de correntes parasitas e
  • 00:03:49
    problemas de aquecimento podem acontecer
  • 00:03:51
    nesta blindagem para neutralizar esse
  • 00:03:54
    aquecimento o escudo de radiação também
  • 00:03:56
    precisa de resfriamento que é conseguido
  • 00:03:59
    fornecendo o nitrogênio líquido para a
  • 00:04:01
    unidade para evitar a transferência de
  • 00:04:04
    calor por convecção um vácuo é mantido
  • 00:04:07
    dentro do escudo de radiação
  • 00:04:11
    14 desse supercondutores com polaridade
  • 00:04:15
    de corrente oposta são dispostos em uma
  • 00:04:17
    unidade embora em um SC maglev os
  • 00:04:20
    eletroímãs funciona e sem qualquer fonte
  • 00:04:23
    de alimentação o de apartamento
  • 00:04:24
    criogênico Exige uma boa quantidade de
  • 00:04:27
    energia muitas unidades são fixadas ao
  • 00:04:30
    longo do comprimento do trem Em ambos os
  • 00:04:33
    lados
  • 00:04:35
    e como mencionado a primeira tarefa é a
  • 00:04:38
    propulsão
  • 00:04:39
    proporcionar o trem para frente uma
  • 00:04:41
    tarefa fácil para isso usamos uma série
  • 00:04:44
    de eletroímãs normais chamados de
  • 00:04:46
    bobinas de propulsão
  • 00:04:48
    as bobinas de propulsão são alimentadas
  • 00:04:51
    de uma maneira alternativa conforme
  • 00:04:53
    mostrado e são colocadas dentro de uma
  • 00:04:55
    guia
  • 00:04:58
    bom então Precisamos descobrir a força
  • 00:05:00
    que as bobinas de propulsão estão
  • 00:05:02
    produzindo nos ímãs supercondutores do
  • 00:05:04
    trem
  • 00:05:05
    Observe que para entender a direção da
  • 00:05:08
    força que um imã produz no outro você
  • 00:05:11
    apenas precisa considerar os polos mais
  • 00:05:13
    próximos
  • 00:05:16
    e dessa forma vamos analisar a força que
  • 00:05:19
    atua nas bobinas supercondutoras Devido
  • 00:05:21
    as bobinas de propulsão
  • 00:05:23
    E aí
  • 00:05:25
    e se você pegar o resultado de todas
  • 00:05:27
    essas forças a força resultante estará
  • 00:05:30
    na direção para frente então um trem se
  • 00:05:32
    moverá para frente assim que o trem
  • 00:05:35
    alcança a próxima posição média mude as
  • 00:05:38
    bobinas de propulsão para a polaridade
  • 00:05:40
    alternada de modo que a força resultante
  • 00:05:42
    esteja novamente na direção para frente
  • 00:05:45
    apenas controlando a frequência dessa
  • 00:05:49
    comutação você pode controlar a
  • 00:05:51
    velocidade do trem
  • 00:05:52
    e vamos agora para a parte mais
  • 00:05:54
    interessante dessa tecnologia a
  • 00:05:56
    levitação dos trens SC mais leve você
  • 00:06:00
    pode se surpreender ao saber que a
  • 00:06:02
    levitação do trem SC magnésio é
  • 00:06:04
    alcançada com a ajuda dessas bobinas
  • 00:06:06
    simples em forma de oito que nem são
  • 00:06:09
    alimentadas
  • 00:06:11
    e muitas dessas bobinas em forma de oito
  • 00:06:13
    estão dispostas na guia
  • 00:06:15
    dá para entender a tecnologia de
  • 00:06:17
    levitação devemos primeiro aprender algo
  • 00:06:20
    sobre a natureza de um par de imãs
  • 00:06:22
    supercondutores SC
  • 00:06:24
    e o campo magnético resultante produzido
  • 00:06:27
    por este par de imãs SC é muito
  • 00:06:29
    semelhante a um imã permanente longo
  • 00:06:33
    bom então para simplificar A análise
  • 00:06:35
    vamos substituir este par por uma barra
  • 00:06:38
    magnética longa e uma barra magnética e
  • 00:06:41
    se mover paralelamente a essas bobinas
  • 00:06:43
    em forma de oito você pode prever o que
  • 00:06:46
    acontecerá
  • 00:06:48
    é o fluxo magnético variável irá induzir
  • 00:06:51
    cm Em ambos os looks de acordo com a Lei
  • 00:06:55
    de Faraday esses campos eletromagnéticos
  • 00:06:58
    estão na mesma direção
  • 00:07:00
    Observe que esta é uma bobina torcida
  • 00:07:03
    somente quando a desenrolar mos
  • 00:07:05
    entenderemos a direção certa é claro que
  • 00:07:08
    os cm induzidos são opostos na direção O
  • 00:07:12
    que significa que o cm líquido induzido
  • 00:07:15
    nesta bobina devido ao movimento do IMA
  • 00:07:17
    em barra é zero e nenhuma corrente
  • 00:07:20
    fluirá através do Lubi
  • 00:07:22
    Resumindo uma barra magnética movendo-se
  • 00:07:25
    através do centro do loop não terá
  • 00:07:27
    qualquer efeito no loop
  • 00:07:29
    e agora considere o mesmo caso mas desta
  • 00:07:32
    vez o imã está ligeiramente deslocado
  • 00:07:35
    para o look como mostrado aqui o loop
  • 00:07:38
    inferior em frente a um fluxo magnético
  • 00:07:40
    de força maior O que significa que o cm
  • 00:07:44
    induzido no look e inferior que será
  • 00:07:46
    maior do que no topo essa força mais
  • 00:07:49
    alta também significa que uma corrente
  • 00:07:51
    resultante fluirá pelo circuito este
  • 00:07:54
    fluxo de corrente produz um Polo Sul no
  • 00:07:57
    look e superior e um polo norte no look
  • 00:07:59
    e inferior se você analisar a interação
  • 00:08:02
    de força entre os polos magnéticos é
  • 00:08:05
    claro que uma força ascendente
  • 00:08:06
    resultante é imposta ao ímã
  • 00:08:08
    supercondutor
  • 00:08:09
    se essa força for maior do que a atração
  • 00:08:13
    gravitacional o imã se moverá para cima
  • 00:08:16
    É sim o movimento de um ímã
  • 00:08:18
    supercondutor paralelo e deslocado a uma
  • 00:08:20
    bobina em forma de oito produz levitação
  • 00:08:26
    E conforme o imã se move para cima a
  • 00:08:29
    diferença entre os valores do cm e o
  • 00:08:32
    fluxo de corrente no look e diminui
  • 00:08:36
    O que significa que a força no loop
  • 00:08:38
    também diminui
  • 00:08:40
    e finalmente quando a força para cima se
  • 00:08:43
    torna igual a atração gravitacional
  • 00:08:45
    poema se equilibra outrem alcançou a
  • 00:08:48
    levitação os engenheiros japoneses
  • 00:08:51
    alcançaram a levitação de três. 9
  • 00:08:54
    polegadas usando essa tecnologia
  • 00:08:58
    é claramente quanto maior a velocidade
  • 00:09:00
    do trem que maior a força de levitação
  • 00:09:04
    e o que significa que quando o trem está
  • 00:09:06
    em repouso ele não pode levitar é por
  • 00:09:10
    isso que o trem SC maglev usa pneus
  • 00:09:12
    normais para a partida e operação em
  • 00:09:15
    baixa velocidade quando o trem atinge
  • 00:09:18
    uma velocidade crítica os pneus Se
  • 00:09:20
    retraem pois a força eletromagnética é
  • 00:09:22
    forte o suficiente para levitar o trem
  • 00:09:26
    e em seguida vem a questão da orientação
  • 00:09:28
    do trem
  • 00:09:30
    orientação significa que o trem deve
  • 00:09:33
    estar sempre centrado ele deve se mover
  • 00:09:35
    sem bater nas paredes laterais em outras
  • 00:09:38
    palavras ele deve atingir e estabilidade
  • 00:09:41
    lateral
  • 00:09:42
    e os engenheiros japoneses alcançaram
  • 00:09:45
    essa estabilidade facilmente
  • 00:09:47
    interconectando as bobinas em forma de
  • 00:09:49
    oito que vimos anteriormente como
  • 00:09:51
    mostrado
  • 00:09:53
    E se o trem estiver no centro os cm
  • 00:09:56
    induzidos nas bobinas direita e esquerda
  • 00:09:59
    serão iguais e nenhuma corrente fluirá
  • 00:10:01
    pelas bobinas de interconexão
  • 00:10:05
    e contudo Suponha que o trem tenha se
  • 00:10:08
    movido ligeiramente para a direita essa
  • 00:10:11
    mudança causará uma interferência no cm
  • 00:10:13
    entre as bobinas direita e esquerda
  • 00:10:16
    resultando em um fluxo de corrente nas
  • 00:10:18
    bobinas de interconexão o fluxo de
  • 00:10:21
    corrente através das bobinas de
  • 00:10:22
    interconexão afetará drasticamente o
  • 00:10:25
    fluxo de correntes Em ambos os looks
  • 00:10:27
    inferiores e assim na força do Polo de
  • 00:10:30
    cada Loop
  • 00:10:31
    e vamos analisar as forças que atuam no
  • 00:10:34
    trem agora você pode ver que os
  • 00:10:37
    componentes verticais das forças
  • 00:10:39
    permanecem os mesmos mais um componente
  • 00:10:41
    horizontal resultante se manifesta para
  • 00:10:43
    a esquerda o que força o trem a se mover
  • 00:10:45
    de volta para o centro conforme o trem
  • 00:10:48
    se aproxima do centro as correntes nos
  • 00:10:50
    looks de interconexão diminuem e
  • 00:10:52
    finalmente o componente horizontal da
  • 00:10:54
    força desaparece o mecanismo fácil e
  • 00:10:58
    Brilhante para estabilizar o trem não é
  • 00:11:02
    é com base na discussão até agora você
  • 00:11:04
    pode entender que o sistema criogênico
  • 00:11:07
    do trem e outros aparelhos elétricos do
  • 00:11:09
    trem requerem uma grande quantidade de
  • 00:11:11
    energia elétrica
  • 00:11:13
    E como você transfere energia elétrica
  • 00:11:15
    para um trem de alta velocidade
  • 00:11:17
    a central de a pane raio é usou uma
  • 00:11:20
    técnica chamada coleta de energia
  • 00:11:23
    indutiva para este propósito aqui usando
  • 00:11:26
    o princípio da indução eletromagnética a
  • 00:11:29
    energia elétrica é transferida das
  • 00:11:31
    bobinas de aterramento para a bobina de
  • 00:11:33
    coleta de energia no trem sem nenhum
  • 00:11:35
    contato com o material
  • 00:11:38
    e o forte campo magnético produzido pelo
  • 00:11:41
    cima supercondutores pode ser
  • 00:11:43
    prejudicial à saúde dos passageiros para
  • 00:11:46
    evitar esse efeito indesejado escudos
  • 00:11:48
    magnéticos são usados no material
  • 00:11:50
    circulante e nas instalações de embarque
  • 00:11:53
    de passageiros mantendo assim a
  • 00:11:55
    intensidade do campo magnético abaixo
  • 00:11:57
    das diretrizes da iscmsp
  • 00:12:01
    e os passeios de teste do trem SC my
  • 00:12:04
    life começaram em
  • 00:12:06
    1997 na linha de teste e yamanashi mais
  • 00:12:09
    leve os passeios de teste foram bem
  • 00:12:12
    sucedidos e continuaram por dez anos
  • 00:12:15
    consecutivos sem perder um único dia um
  • 00:12:18
    recorde mundial de velocidade de 603 km
  • 00:12:21
    por hora foi alcançado durante esse
  • 00:12:23
    tempo
  • 00:12:24
    esses resultados altamente positivos
  • 00:12:27
    encorajaram as autoridades japonesas e
  • 00:12:30
    elas consideram permissão para conduzir
  • 00:12:32
    operações comerciais do SC maglev entre
  • 00:12:35
    Tóquio e Nagoya até o ano de 2027 com
  • 00:12:39
    mais trens SC mais leve a seguir
  • 00:12:42
    e antes de sair por favor não se esqueça
  • 00:12:45
    de fazer parte da nossa equipe obrigado
Tags
  • SC Maglev
  • supercondutores
  • levitação magnética
  • trem de alta velocidade
  • tecnologia criogênica