Unterschied Arbeit zwischen 2 Magnete in x/y Richtung

[Steven (muellermilch)]

Hallo zusammen,

ich habe meine Idee in FEMM simuliert und berechnet. Das Ergebnis möchte 
ich mit euch besprechen, den Fehler suchen und daraus lernen. Ich freue 
mich über eure konstruktive Hilfe.

Im Anhang findet ihr 2 GIFs, Bewegung_1 und Bewegung_2. Die Magnete 
stoßen sich gegenseitig ab, die magnetische Richtung ist also gleich. 
Simuliert habe ich mit einem Magneten 2cm x 2cm.

Bewegung_2:
Der Ausgangspunkt des 1 Magneten befindet sich 14,4mm nach unten. Ab 
hier beginne ich den Magneten nach oben zu drücken. Das ist die Arbeit 
die ich gegen die magnetische Kraft selbst aufwenden muss. Dieser Magnet 
kann sich nur auf der y-Achse bewegen. Warum 14,4mm? Ab hier ziehen die 
Magnete sich mit einer Kraft von 0,07N gegenseitig an. So ist der 
Ausgangspunkt immer gegeben.
Per Integralrechnung komme ich hier über einen Weg von 14,4mm auf eine 
Arbeit W von 4,73mJ.
Gemessen wurde in FEMM in 0,1mm Schritten.


Bewegung_1:
Nachdem der 1 Magnet nach oben geschoben wurde, drückt sich nun Magnet 2 
aufgrund der magnetischen Kraft nach rechts. Das ist die Arbeit die ich 
erhalte. Die Voraussetzung ist, das Magnet 2 nicht vorher schon nach 
rechts verschoben wird, aber ich denke, das sollte mechanisch möglich 
sein. Korrigiert mich bitte, falls ich falsch liege.
Dieser Magnet kann sich nur auf der x-Achse bewegen.
Per Integralrechnung komme ich hier über einen Weg von 60mm auf eine 
Arbeit W von 6,32mJ.
Gemessen wurde in FEMM in 0,1mm Schritten.

Auswertung:
Vergleiche ich nun beide Werte, erhalte ich eine Differenz von 1,59mJ.
Betrachtet wurde nur die magnetische Kraft. Jegliche Verluste werden 
zunächst ignoriert.

Ist diese Auswertung soweit plausibel und die Differenz gleich sich mit 
den Verlusten (Reibung, Gewicht) aus, sodass ich am Ende auf die 0 komme 
oder müsste der Vergleich der magnetischen Arbeit schon die 0 ergeben?

Desweiteren frage ich euch, wie weit kann ich die magnetische Kraft des 
2 Magneten auf der x-Achse messen? Bei einer Entfernung von 60mm wirkt 
immernoch eine Kraft von 0,117N auf den Magneten. Müsste ich theoretisch 
soweit messen, bist die Kraft nahzu bei 0 ist?

Falls ihr die gemessenen Werte und die Berechnung haben möchtet, meldet 
euch.

VG

[Giovanni (sqrt_minus_eins)]

Steven schrieb:
> ich habe meine Idee in FEMM simuliert und berechnet. Das Ergebnis möchte
> ich mit euch besprechen, den Fehler suchen und daraus lernen. Ich freue
> mich über eure konstruktive Hilfe.

Als Déjà-vu [deʒaˈvy] (französisch déjà vu ‚schon gesehen‘) wird eine 
Erinnerungstäuschung bezeichnet, bei der eine Person glaubt, ein 
gegenwärtiges Ereignis früher schon einmal erlebt zu haben.[1][2] Dabei 
scheinen – trotz eines starken Erinnerungsgefühls – Zeit, Ort und 
Kontext der „früheren“ Erfahrung ungewiss oder unmöglich.  (sagt Wiki)

Dies wäre jetzt der 3. Anlauf zu diesem Themenbereich.
Aber wenn es um "daraus lernen" geht, dann her mit der FEM Datei.

Steven schrieb:
> Gemessen wurde in FEMM in 0,1mm Schritten.

Warum braucht man zur Ermittlung der Arbeit Schritte?

[Jens G. (jensig)]

Giovanni schrieb:
>> Gemessen wurde in FEMM in 0,1mm Schritten.
>
> Warum braucht man zur Ermittlung der Arbeit Schritte?

Weil es keine Infinite Element Methode ist ...

[Florian (flori_n)]

Steven schrieb:
> Ist diese Auswertung soweit plausibel und die Differenz gleich sich mit
> den Verlusten (Reibung, Gewicht) aus, sodass ich am Ende auf die 0 komme
> oder müsste der Vergleich der magnetischen Arbeit schon die 0 ergeben?
Ja, nein, nein.
- Die Auswertung ist auf den ersten Blick plausibel.
- In der Realität werden Verluste eingehen, aber die gleichen sich nicht 
genau mit der übriggebliebenen Energie aus.
- Da Anfangszustand uns Endzustand sich unterscheiden, ist eine 
Energiedifferenz zu erwarten. Im Idealfall wirst du die übriggebliebenen 
6,32 mJ brauchen, um die Magnete wieder in die Anfangsposition zu 
bewegen.

Steven schrieb:
> Desweiteren frage ich euch, wie weit kann ich die magnetische Kraft des
> 2 Magneten auf der x-Achse messen?
Was heißt 'messen' in dem Fall? Theoretisch geht sie unendlich weit 
(also breitet sich mit sehr hoher Geschwindigkeit nach unendlich aus). 
Praktisch wird die Kraft irgendwann so klein sein, dass nicht nicht mehr 
sinnvoll mess- oder simulierbar ist.

Steven schrieb:
> Müsste ich theoretisch soweit messen, bist die Kraft nahzu bei 0 ist?
Intuitiv müsste die Restenergie verschwinden, wenn die Kraft am Anfang 
und am Ende nahe genug bei 0 ist.

PS: Auch wenn es etwas nervig sein kann, dass du hier anscheinend 
mehrfach erklärt haben willst, dass der Energieerhaltungssatz 
tatsächlich gilt, bewundere ich doch, wie du dich mit FEMM beschäftigst. 
Natürlich unter der Voraussetzung, dass das nicht nur KI-generiert ist. 
;-)

[Giovanni (sqrt_minus_eins)]

Jens G. schrieb:
> Giovanni schrieb:
>>> Gemessen wurde in FEMM in 0,1mm Schritten.
>>
>> Warum braucht man zur Ermittlung der Arbeit Schritte?
>
> Weil es keine Infinite Element Methode ist ...

Klar, wenn man Zeit hat kann man es auch in Schritten machen. So 
irgendwie mit Kraft und Weg. Wobei die Kraft über die Änderung der 
Energie berechnet wird.

Also ich hätte die Differenz der Feldenergie Ende-Anfang genommen. So 
aus der Distanz geschätzt.

[Steven (muellermilch)]

Giovanni schrieb:
> dann her mit der FEM Datei.

Im Anhang findest du die FEM Datei und mein LUA Script, falls du damit 
was anfangen kannst.

Giovanni schrieb:
> Also ich hätte die Differenz der Feldenergie Ende-Anfang genommen. So
> aus der Distanz geschätzt.

Wie mache ich das denn?

Florian schrieb:
> Im Idealfall wirst du die übriggebliebenen
> 6,32 mJ brauchen, um die Magnete wieder in die Anfangsposition zu
> bewegen.

Der erste Magnet auf der y-Achse geht von alleine in die Anfangsposition 
aufgrund der Schwerkraft. Der zweite Magnete auf der x-Achse wird dann 
wieder durch einen 3 Magneten der sich dann rechts auf der y-Achse 
befindet zurückgeschoben. Es soll eine Hin- und Herbewegung stattfinden. 
So jedenfalls der Gedanke. Von links nach rechts: Ich investiere 4mJ, 
erhalte 6mJ, von rechts nach links: ich investiere 4mJ, erhalte 6mJ usw. 
(ohne Berücksichtigung der Verluste).

Mir fällt gerade auf, dass ich das gleich hätte so messen müssen, also 
mit dem 3 Magneten. Wird nach gereicht.

Florian schrieb:
> as heißt 'messen' in dem Fall? Theoretisch geht sie unendlich weit
> (also breitet sich mit sehr hoher Geschwindigkeit nach unendlich aus).
> Praktisch wird die Kraft irgendwann so klein sein, dass nicht nicht mehr
> sinnvoll mess- oder simulierbar ist.

Anders gefragt, welche wirkende Kraft macht noch Sinn? An sich geht es 
ja darum, das System nutzbar zu machen, aber macht eine Kraft von 0,11N 
bei einer Entfernung von 60mm oder die Arbeit die dabei entsteht noch 
Sinn für ein System? Um es z.B. in elektrische Energie umzuwandeln.

Florian schrieb:
> wie du dich mit FEMM beschäftigst.
> Natürlich unter der Voraussetzung, dass das nicht nur KI-generiert ist.

Nein keine KI, ich beschäftige mich selbst damit und lerne :)

[Florian (flori_n)]

Steven schrieb:
> Anders gefragt, welche wirkende Kraft macht noch Sinn?
Das kommt auf das System an. Bei einem Schrottmagneten könnte man 
wahrscheinlich bei 100 N schon aufhören, bei ruhenden Elektronen spielen 
auch Pikonewton noch eine riesige Rolle.

Steven schrieb:
> An sich geht es ja darum, das System nutzbar zu machen
Also immer noch.
Steven schrieb:
> Der erste Magnet auf der y-Achse geht von alleine in die Anfangsposition
> aufgrund der Schwerkraft. Der zweite Magnete auf der x-Achse wird dann
> wieder durch einen 3 Magneten der sich dann rechts auf der y-Achse
> befindet zurückgeschoben.
Du versuchst hier, Grundlagen der Physik zu widerlegen, machst dann aber 
wirklich grundlegendste Fehler. Wenn du etwas mit einem dritten Magneten 
oder der Gravitation erklären willst, musst du das selbstverständlich 
von Anfang an mitsimulieren.

Simulier und berechne erstmal normale, existierende Generatoren. Dann 
optimiere diese um ein paar Promille. Wenn du das kannst, kannst du 
versuchen, die notwendige Physik zu widerlegen.

[Steven (muellermilch)]

Florian schrieb:
> machst dann aber
> wirklich grundlegendste Fehler. Wenn du etwas mit einem dritten Magneten
> oder der Gravitation erklären willst, musst du das selbstverständlich
> von Anfang an mitsimulieren.

Du hast absolut recht. Ich habe mich zu sehr auf eine Seite versteift.
Mit dem 3 Magneten verändet sich das System und das Ergebnis natürlich.
Eine weitere Betrachtung macht keinen Sinn mehr, da das neue Ergebnis 
physikalisch so ist wie es sein soll.

[Giovanni (sqrt_minus_eins)]

dear Steven,

Irgendwie mühsam. Die Bilder, die Beschreibung, FEM und LUA passen nicht 
zusammen.

Einfach erklärt.
Du hast ein Gebiet mit einer Grenze. Beim FEM Beispiel sind es die 
Kreise für die BC. Darin sind 2 PMs. Damit hat des System einen gewissen 
Energiezustand. Verändert man die Position, dann bringt man Arbeit (+/-) 
ein und der Zustand des System ändert sich. Punkt.

Im Anhang Mag.FEM mit dem Ausgangszustand. MagX.lua mit Δ-Energiezustand 
bei X-Verschiebung 60mm.
Die Integrale der Kraft x Weg sind gleich mit Δ-Energiezustand. Was zu 
beweisen war.

Der Unterschied: meine Werte sind 10x größer. Wie berechnest Du ein 
Integral?

Zur Ursprungsfrage: Warum jetzt die Werte der x- und y-Verschiebung 
gleich sein sollen werde ich nie verstehen.

[Steven (muellermilch)]

Hi Giovanni,

verstehe ich das richtig, dass du nur 1 mal den Magneten verschiebst auf 
der x-Achse? Du misst die Feldenergie bei x = 0 und dann noch mal bei x 
= 60?

Giovanni schrieb:
> Der Unterschied: meine Werte sind 10x größer. Wie berechnest Du ein
> Integral?

Ich rechne mit der Trapezformel um die Arbeit zu bestimmen. Ich hänge 
dir ein Beispiel an. Addierst du dann W kommst du auf die gesamt 
verrichte Arbeit über einen Weg x. Um die Kraft zu bestimmen, nutze ich 
in FEM das Block Integral "Force via Weighted Stress Tensor".

Giovanni schrieb:
> Zur Ursprungsfrage: Warum jetzt die Werte der x- und y-Verschiebung
> gleich sein sollen werde ich nie verstehen.

Da liegt wohl ein Missverständnis vor. Es geht um den Vergleich zwischen 
der Verschiebung unten-oben und links-rechts. Ich messe also die Arbeit, 
wenn sich der Magnet von unten nach oben bewegt und ich messe die 
Arbeit, wenn sich der Magnet von links nach rechts bewegt. Du musst also 
x und y vergleichen, am Ende kommt aber die gleiche Arbeit raus. Schau 
dir nochmal dazu das GIF an. (Um das GIF sich richtig anzuschauen, muss 
du auf den Namen des GIFs klicken, nicht auf das Bild)