La définition originale : « élever une personne au-dessus du sol sans appui ni aide matérielle » (Le Petit Robert). C’est quasiment de l’antigravité (pas de report de la masse lévitante au sol), assister à un tel phénomène serait plutôt inquiétant, quant aux démos en labo, vu que l’on peut faire léviter des grenouilles... http://www.hfml.kun/froglev.html. En étendant la définition aux objets matériels pesants et en restreignant la condition "ni aide matérielle" à "pas de supports physiques" (qui possèdent une masse), un champ qui maintient un objet en suspension au dessus du sol sans aucun lien physique matériel entre le sol et n'importe quel point de l'objet met cet objet en lévitation. Ainsi un hélico, une balle de ping-pong sur un jet d'eau ou un ballon dans le jet d'air d'un aspirateur ne lévitent pas, le fluide qui les maintient possédant une masse. De fait rien ne lévite tout seul sur cette planète et probablement sur beaucoup d'autres !

L'étonnement que nous procurent certains magiciens dans l'exécution de leurs tours est provoqué, entre autres, par une totale disparité entre ce que nos sens nous font percevoir d'un événement simple et les lois physiques élémentaires inscrites dans notre cerveau par l'expérience, ils trompent nos sens.

Le procédé de mise en lévitation qui nous occupe, connu de tous, est l'utilisation de champs magnétiques issus dans ce cas d'aimants permanents. Très simple en principe mais qui peut s'avérer délicat en pratique lorsque l'on prend en compte tous les critères définis ci-haut.

Comme chacun sait, si des arrangements d'aimants permanents ou autres permettent de créer des forces répulsives, ils ne permettent pas l'auto-stabilité de l'objet en lévitation (théorème de Earnshaw). Pour rencontrer nos critères nous devons en plus de définir une géométrie adéquate remplissant déjà la fonction de sustentation, ajouter un dispositif remplissant la fonction de stabilisation. Les critères [4] & [5] imposent que ces deux fonctions de base soient affinées par des dispositifs électroniques complémentaires

A la manière de... ce que l'on peut faire dans les labos de physique, en apparence bien sûr, le dispositif proposé va réaliser la mise en lévitation stable, sans matériaux sophistiqués, à température ambiante d'aimants permanents, il n'y manquerait plus que la simulation de quelques volutes engendrées par le liquide cryogénique pour que l'illusion soit complète.
L'auto-stabilité n'est pas possible mais rien n'interdit de rechercher une géométrie plus "favorable" c'est-à-dire une géométrie dont l'instabilité est plus aisée à contrôler et qui requière un minimum d'énergie pour obtenir la stabilité, car si aucune géométrie n'est auto-stable, certaines le sont plus ou presque... et combien d'axes sont concernés ?

Il faut préciser l'utilisation du terme employé : géométrie. La géométrie de l'objet qui flotte est fixe dans l'exemple décrit ici, il s'agit de sa forme générale ainsi que de la position et du type d'aimants permanents qu'elle contient. Dans l'exemple présenté, il s'agit d'une forme oblongue, cylindrique servant d'enveloppe à des aimants permanents. Cette enveloppe est la première étape vers la lévitation et la stabilité, en annulant les forces de rotation autour des axes passant entre chaque paire de pôles NS des aimants gauche et droit. Elle détermine à son tour la géométrie de l'embase porteuse : formes, positions et nombre de composants (aimants porteurs et bobines de correction de champs). Contrairement à l'objet flottant, la géométrie de l'embase permet certains ajustements de distance entre composants. L'objet flottant et l'embase déterminent donc globalement la géométrie du montage.

Compte tenu des critères [4] [5] & [6], six géométries de base ont été déterminées suivant les résultats à atteindre, identifiées #1 à #4 & #5 à #6, ces deux dernières ont des propriéétés très différentes des quatre premières. Celle décrite ici, maintenant, est l'origine du concept. C'est la plus simple et économique à réaliser pratiquement (pour commencer...). Dans le cas des géométries #1 & #2 (flyingmagnet et skateboard - pages "Photos" et "Tech's" l'instabilité est ramenée à un axe seulement, autrement dit, il suffit de contrôler activement un seul axe pour rendre l'objet stable. Dans le cas des géométries #3 & #4 (croix ou étoile à 3 branches - OVNI - pages "Photos" et "Tech's" l'instabilité est ramenée sur 2 ou 3 axes mais situés dans le même plan ou dans des plans parallèles, le cas de la #5 est particulier. La méthode de stabilisation utilisée : la rétroaction ; on localise en permanence la position de l'objet à l'aide d'un capteur adéquat et on modifie les champs en fonction du mini-déplacement détecté pour le ramener proche de la position d'équilibre choisie. Si l'on faisait abstraction des critères [4], [5] & [6], ce serait vraiment plus simple. Le système proposé peut aisément utiliser d'autres géométries moins discrètes mais très efficaces (solidité de la position et stabilité), qui restent très intéressantes pour d'autres utilisations, l'expérimentateur pourra les essayer sans modifications permanentes de l'embase. Garder à l'esprit que les critères [4], [5] & [6] imposent une géométrie qui réunit pour le système choisi les pires conditions de mise en oeuvre du contrôle de stabilité
Les phénomènes mis en jeu étant tellement "naturels" que, pour cette première réalisation, l'option numérique (µ-contröleur/programme) a été exclue, trop éloignée du "à la manière de..." et trop facile pour faire disparaître les "cactus", se faire réveiller par un peu d'analogique parfois, ça rend humble... mais pas maso, la prochaine s'il y en a une, il y aura du PIC là-dedans !

Il est nécessaire pour réaliser cette expérience de posséder une certaine pratique en montages, mesures de circuits électroniques et travaux minutieux utilisant perceuse, limes et autres petits outillages. La mise au point de cette réalisation demandera, à un moment ou à un autre, analyse et initiative (disparités des dimensions, des caractéristiques des composants, etc.). Dans tous les cas vous devrez obtenir le résultat défini par les critères [1] à [6].

Si la carte utilisée était destinée à la seule fonction de lévitation magnétique contrôlée définie par les critères de [1] à [5], de nombreuses simplifications auraient pu être apportées, mais le modèle serait devenu "fermé"; fermé à la mesure, à l'imagination de chacun, à d'autres expériences, à des utilisations diverses. Comme noté plus loin, ce circuit imprimé est principalement une carte analogique à usages multiples, "presque universelle"..., toutefois orientée servo-contrôleur analogique de petite puissance, complétée par des circuits auxiliaires relatifs à des problèmes pratiques posés par la fonction de lévitation magnétique contrôlée, elle est conçue pour n'utiliser que des composants courants et économiques, ne remplissant que des fonction élémentaires (pas de composant à fonction complexe spécialisée). Cette carte peut également être utilisée avec d'autres "géométries" de lévitation qui peuvent, elles, impliquer ou non, l'utilisation de plusieurs cartes simultanément ainsi que des modifications ou d'autres plans de tôlerie. La construction de l'embase en aluminium est possible avec peu d'outillage, on obtient une base d'expérimentation très souple permettant les variations géométriques et l'évaluation de l'influence des paramètres sur les résultats.

Cette expérience vous intéresse ? les premiers points à définir avant de vous procurer les éléments composant l'ensemble, ce sont vos possibilités pratiques. L'outillage dont on dispose est déterminant. La personne qui s'intéresse à l'expérience elle-même n'est pas forcément concernée par l'électronique ou des travaux proches du modélisme, par contre ce montage a une valeur pédagogique certaine car de nombreux aspects de différentes disciplines sont sous-jacents à ce petit projet, sans parler du plaisir qu'auraient certains "matheux" à décortiquer le modèle...

Pour aider à définir vos options, analysez l'inventaire des "moyens" requis, ne vous sous-estimez pas. Les deux "cactus" majeurs de ce montage sont :
1- les erreurs de positionnement de composants sur la carte circuit imprimé
2- le manque de précision dans la réalisation et l'assemblage de l'embase.

REMARQUE IMPORTANTE : Cette réalisation exige, hélas, de posséder une certaine expérience dans les domaines cités.