الرفع (الفيزياء)

الرفع (من اللاتينية levitas ، حرفيًا " الخفة " ) ^{[ 1 ]} هو العملية التي يتم من خلالها رفع جسم ما في وضع مستقر، دون دعم ميكانيكي عبر أي اتصال مادي.

يتحقق الرفع المغناطيسي بتوفير قوة صاعدة تعاكس قوة الجاذبية (مقارنةً بالجاذبية على الأرض)، بالإضافة إلى قوة تثبيت أصغر تدفع الجسم نحو موضعه الأصلي كلما ابتعد عنه مسافةً قصيرة. قد تكون هذه القوة قوةً أساسيةً كالمغناطيسية أو الكهروستاتيكية، أو قوةً رد فعليةً كالبصرية أو الطفو أو الديناميكية الهوائية أو الهيدروديناميكية. لا يشمل الرفع المغناطيسي الطفو على سطح سائل لأن السائل يوفر دعماً ميكانيكياً مباشراً. كما لا يشمل تحليق الحشرات والطيور الطنانة والمروحيات والصواريخ والبالونات لأن الجسم يوفر قوةً معاكسةً للجاذبية بنفسه.

يتطلب الرفع (على الأرض أو أي كوكب آخر) قوةً صاعدةً تُعادل وزن الجسم، بحيث لا يسقط (يتسارع نحو الأسفل) ولا يرتفع (يتسارع نحو الأعلى). ولضمان استقرار الموقع، يجب أن تُؤدي أي إزاحة طفيفة للجسم المرفوع إلى تغيير طفيف في القوة في الاتجاه المعاكس. ويمكن تحقيق هذه التغييرات الطفيفة في القوة بواسطة مجال تدرج أو تنظيم فعّال. إذا تعرض الجسم لاضطراب، فقد يتذبذب حول موضعه النهائي، لكن حركته تتلاشى تدريجيًا حتى تصل إلى الصفر بفعل تأثيرات التخميد . (في التدفق المضطرب، قد يتذبذب الجسم إلى ما لا نهاية).

تُعدّ تقنيات الرفع أدوات مفيدة في أبحاث الفيزياء. فعلى سبيل المثال، تُفيد طرق الرفع في دراسة خصائص المصهورات عند درجات الحرارة العالية، لأنها تُزيل مشكلة التفاعل مع الحاويات وتسمح بتبريد المصهورات إلى درجات حرارة منخفضة للغاية. ويمكن الحصول على ظروف عدم وجود حاويات عن طريق مقاومة الجاذبية بقوة الرفع بدلاً من ترك التجربة بأكملها تسقط سقوطًا حرًا. ^{[ 2 ]}

يُعدّ الرفع المغناطيسي الشكل الأكثر شيوعًا واستخدامًا للرفع. ويحدث هذا النوع من الرفع عندما يتم تعليق جسم ما باستخدام المجالات المغناطيسية.

تُستخدم المواد المغناطيسية المعاكسة عادةً لأغراض التوضيح. في هذه الحالة، تنشأ قوة الارتداد من التفاعل مع تيارات الحجب . على سبيل المثال، تطفو عينة فائقة التوصيل ، والتي يمكن اعتبارها إما مغناطيسية معاكسة مثالية أو موصلًا فائقًا صلبًا مثاليًا ، بسهولة في مجال مغناطيسي خارجي. يُبرّد الموصل الفائق بالنيتروجين السائل ليطفو فوق مغناطيس، ليصبح مغناطيسيًا معاكسًا فائقًا. في مجال مغناطيسي قوي باستخدام الرفع المغناطيسي المعاكس ، تم رفع حتى حيوانات حية صغيرة.

من الممكن رفع الجرافيت المُحلل حراريًا عن طريق وضع مربعات رقيقة منه فوق أربعة مغناطيسات مكعبة، بحيث تشكل الأقطاب الشمالية قطرًا واحدًا والأقطاب الجنوبية تشكل القطر الآخر. ^{[ 3 ]} وقد نجح الباحثون أيضًا في رفع قطرات سائلة (غير مغناطيسية) محاطة بسوائل بارامغناطيسية. ^{[ 4 ]} تُعرف عملية الرفع المغناطيسي العكسي هذه عادةً بتأثير ماغنيتو-أرخميدس.

يجري تطوير تقنية الرفع المغناطيسي لاستخدامها في أنظمة النقل. فعلى سبيل المثال، يتضمن نظام الرفع المغناطيسي قطارات تُرفع بواسطة عدد كبير من المغناطيسات. وبفضل انعدام الاحتكاك على قضبان التوجيه، فهي أسرع وأكثر هدوءًا وسلاسة من أنظمة النقل الجماعي ذات العجلات.

يستخدم نظام التعليق الكهروديناميكي مجالات مغناطيسية متناوبة.

في الرفع الكهروستاتيكي، يُستخدم مجال كهربائي لموازنة قوة الجاذبية.

في الرفع الهوائي، يتحقق الرفع برفع الجسم فوق تيار من الغاز، سواء كان هذا التيار ناتجًا عن الجسم نفسه أو مؤثرًا عليه. على سبيل المثال، يمكن رفع كرة تنس الطاولة بتيار الهواء من مكنسة كهربائية مضبوطة على وضع "النفخ"، وذلك باستغلال تأثير كواندا الذي يحافظ على استقرارها في تيار الهواء. وباستخدام قوة دفع كافية، يمكن رفع أجسام كبيرة جدًا بهذه الطريقة.

يستخدم الرفع الصوتي الموجات الصوتية لتوفير قوة الرفع.

الرفع البصري هو تقنية يتم فيها رفع مادة ما ضد قوة الجاذبية المتجهة للأسفل بواسطة قوة متجهة للأعلى ناتجة عن نقل زخم الفوتون ( ضغط الإشعاع ).

قد تتجاوز كثافة الغازات تحت ضغط عالٍ كثافة بعض المواد الصلبة، مما يسمح باستخدامها لرفع الأجسام الصلبة بفعل الطفو . ^{[ 5 ]} تُفضّل الغازات النبيلة لقلة تفاعلها. يُعدّ الزينون أكثر الغازات النبيلة غير المشعة كثافةً، إذ تبلغ كثافته 5.894 غ/لتر. وقد استُخدم الزينون لرفع البولي إيثيلين عند ضغط 154 ضغطًا جويًا . 

يمكن رفع الأجسام متناهية الصغر عن طريق التلاعب بقوة كازيمير ، التي تتسبب عادةً في التصاق الأجسام ببعضها البعض بسبب قوى تتنبأ بها نظرية المجال الكمومي . ومع ذلك، فإن هذا ممكن فقط للأجسام الميكروية. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

• تشارلز ب. ستريلو؛ إم سي سوليفان (2008). "عرض توضيحي للتحليق في الفصل الدراسي...". المجلة الأمريكية للفيزياء . 77 (9): 847-851 . arXiv : 0803.3090 . doi : 10.1119/1.3095809 . S2CID 119108808 . .

• التحليق (وهم)
• الاستشعار بالقصور الذاتي القائم على الرفع
• مضاد للجاذبية
• رحلة جوية
• تأثير لايدنفروست
• التحريك عن بعد
• انعدام الوزن

• تعريف مصطلح "الرفع" (في الفيزياء) في قاموس ويكشنري
• الرفع المغناطيسي (يوتيوب)
• عروض توضيحية للرفع المغناطيسي باستخدام الموصلات الفائقة