Por Um novo tipo de levitação magnética parece mágica, mas não é! Há dois anos, Hamdi Ucar, um engenheiro elétrico na Göksal Aeroaunics, na Turquia, observou um fenômeno que qualquer pessoa pode fazer em casa com alguns ímãs, cola e uma furadeira elétrica.
Ao posicionar um ímã em um rotor de forma específica e acionar, ao aproximá-lo de outro ímã, ela começa a girar e permanece suspensa a alguns centímetros do primeiro.
Essa descoberta gerou expectativas. Embora Ucar tenha explicado as forças de levitação magnética, deixou uma questão crucial sobre o mecanismo que estabiliza a rotação do segundo ímã, aquele que permanece flutuando no ar.
Agora, conseguimos compreender o caso, abrindo um vasto leque de possibilidades.
O começo de tudo
Via Youtube
O início dessa jornada foi em 2021, quando Ucar, então funcionário da Göksal Aeronautics, compartilhou sua descoberta e o estudo dedicado a ela.
Conforme registrado na revista Physics Magazine, da American Physical Society (APS), Ucar conectou um ímã a um motor com um formato específico, considerando a orientação dos eixos, e acionou o rotor para girar a cerca de 10.000 rpm.
Ao aproximar um segundo ímã do primeiro, percebeu que este começou a se movimentar, levitando para cima e permanecendo flutuando no espaço, a apenas alguns centímetros de distância.
Diferentemente de experimentos anteriores, o segundo ímã, chamado de “flutuador”, acelerou com o movimento do rotor, atingindo uma velocidade considerável.
Demonstrações
Ucar também notou que o ímã flutuante permanecia “preso” mesmo quando o eixo de rotação alcançava a posição horizontal.
O estudo que ele publicou em 2021 apresentou diversas evidências e uma explicação das forças de levitação magnética.
No entanto, como destacado pela APS, uma questão crucial ainda precisava ser esclarecida: o mecanismo que estabiliza o movimento de rotação do “ímã flutuante”.
Esta tarefa se tornou a mais relevante, pois, segundo a associação de físicos, o experimento revelou um “novo tipo de levitação” com ímãs.
Os professores Rasmus Bjørk e Joachim M. Hermansen, da DTU Energy, na Dinamarca, decidiram ir além das contribuições de Ucar e explicar como o fenômeno de rotação e levitação dos ímãs era possível.
Suas conclusões foram recentemente expressas em um artigo publicado na ‘Physics Review Applied’, da APS.
Ao resolver algumas incógnitas, o trabalho fornece novas pistas sobre a levitação magnética e esclarece como um ímã giratório pode suspender outro no ar.
Após investigar o fenômeno, Bjørk e Hermansen concluíram que ele é explicado por ligeiras inclinações nos eixos magnéticos dos ímãs em relação aos seus eixos de rotação.
Conforme explica, os ímãs não deveriam flutuar quando estão próximos. Normalmente, eles se atraem ou se repelem. Mas acontece que, se você girar um, pode fazê-lo flutuar. E essa é a parte intrigante.
Isso porque a força que afeta os ímãs não deveria mudar apenas girando um deles. Parece haver um acoplamento entre o movimento e a força magnética, disse o professor Bjørk, da DTU.
Levitação magnética surpresa
Eles descobriram que, ao fixar o ímã flutuante em posição, ele era orientado próximo ao eixo de rotação e em direção ao polo semelhante do ímã do rotor.
Por exemplo, o polo norte do ímã flutuante, enquanto girava, permaneceu alinhado com o polo norte do ímã fixo. Isso difere das expectativas com base nas leis da magnetostática, que explicam sistemas magnéticos estáticos.
A chave para compreender a posição equilibrada, fixa e levitante em que o segundo ímã, conhecido como “flutuador”, permanece está nas interações magnetostáticas entre as peças.
Conforme explicação, o ímã flutuante deseja se alinhar com o ímã giratório, mas não consegue girar rápido o suficiente para fazê-lo. Enquanto esse acoplamento for mantido, ele continuará a flutuar ou levitar.
Durante a pesquisa, Bjørk e seus colegas conduziram diversos experimentos, incluindo um com ímãs esféricos, software de rastreamento e outros materiais de laboratório.
No entanto, o primeiro teste foi muito mais simples e “caseiro”, utilizando ímãs de neodímio, cola e ferramentas comuns encontradas em lojas. O resultado foi registrado em um vídeo fascinante.
Via IGN
Qual a importância dessa descoberta?
O trabalho realizado pelos especialistas da DTU Energy não apenas tem importância teórica, ampliando o conhecimento e complementando as conclusões apresentadas por Hamdi Ucar em 2021, mas também possui implicações práticas significativas.
Conforme explicado pela publicação na APS, no futuro, essa abordagem teórica pode ser aplicada para desenvolver ferramentas que permitam a manipulação de objetos sem contato.
A publicação destaca que o sistema possui potenciais aplicações na captura e manipulação magnética. Atualmente, já existem braços de preensão robóticos que operam sem contato, utilizando o campo magnético.
Um sistema magnético rotativo poderia simplificar esse processo, oferecendo uma solução mais eficiente e alternativa.
Já estamos testemunhando aplicações importantes da levitação magnética, como trens flutuantes, e seu uso em volantes ou máquinas de alta velocidade.
Até agora, várias formas do fenômeno eram conhecidas, incluindo estabilização magnética ativa, suspensão eletrodinâmica e levitação estabilizadora de spin.
Quanto às perspectivas futuras do trabalho, Fraderick Laust Durhus, da DTU, adota uma abordagem cautelosa no momento. Ele diz que outras possibilidades dependerão da extensão ou redução do fenômeno e do custo da energia. Por isso, esclarecer esse horizonte diante do fenômeno exigirá mais pesquisas.
Fonte: IGN
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