Magnetismo - 02. Os polos dos imã e suas principais propriedades

Os polos dos imãs e sua inseparabilidade

Os imãs além de possuir a capacidade de “criar” imãs possuem ainda polos Norte (N) e Sul (S), que se atraem e são inseparáveis, isto é se partíssemos um imã separando seus polos, seriam criados novos polos N e S nas partes S e N divididas, respectivamente. Isso ocorre, pois os imãs são constituídos de, ainda, pequenos imãs (denominados imãs elementares), que, se repartidos novamente formariam dois polos, N e S. Não existe um imã monopólio (um polo, apenas).

                Este princípio é fundamental para o estudo do magnetismo baseado em comportamentos de imãs, e o denominamos de Princípio da inseparabilidade dos imãs.

Os polos dos imãs possuem um campo magnético mais atrativos e, portanto, mais intenso. Isso pode ser observado ao jogar-se limalhas de ferro (“ferro em pó”) ao redor de um imã que está sobre uma superfície plana, por exemplo. Observa-se que toda a limalha se distribui, porém, essa distribuição não é uniforme, pois nos polos dos imãs o campo magnético é mais intenso.

                Observe que a limalha ao redor do imã parece formar linhas, denominadas linhas de campo. Quanto aos polos as linhas de campo tendem a sair do polo Norte em direção curvilínea até o polo Sul.

                É fácil perceber que dentro do imã as linhas de campo saem do polo Sul e entram no polo norte.

O campo magnético terrestre

Não são apenas os imãs que possuem campos magnéticos. A terra funciona, também, como um imã gigante, pois possui campo magnético. Como, então, você acha que funciona uma bússola? Popularmente, sabemos que uma simples bússola aponta sempre para o norte. Porém, o norte ao qual nos referimos é o geográfico (NG), o norte geográfico é o Sul magnético. Isso se dá devido ao fato de polos diferentes se atraem e polos semelhantes se repelem e, para que o norte geográfico atraia um lado da agulha da bússola, esse lado tem que ser o Sul magnético da mesma. Portanto o Norte magnético da terra corresponde ao seu Sul geográfico e vice-versa.

Determinando o módulo do vetor Campo Magnético  $\vec { B }$

Gerado por uma corrente elétrica i

Hans Christian Öersted, físico e químico dinamarquês demonstrou experimentalmente em 1820 que, num condutor, a passagem de corrente elétrica geravam campos magnéticos. Constatou também que o campo elétrico é capaz de influenciar objetos como cartões magnéticos, etc.

Seu experimento foi simples: ele colocou um circuito elétrico simples, onde um condutor está esticado horizontalmente e, próximo à ele, está uma bússola logo abaixo do fio.

Observa-se, então, que, com a passagem de corrente elétrica, a agulha da bússola teve uma mudança de direção, onde o norte da agulha segue o campo.

Este experimento ficou conhecido como Experimento de Öersted e pode ser esquematizado da seguinte forma:

Onde, em a) temos o circuito descrito com a chave aberta (sem corrente). Já em b) temos o momento em que a chave é fechada (há passagem de corrente), note que a direção da agulha imantada da bússola se altera.

Neste post falamos um pouco sobre o comportamento do campo nos imãs, o próximo falará sobre como determinar o módulo do vetor $\vec {B}$.

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Magnetismo - 01. Os imãs e o campo magnético

O que são imãs?

Talvez, a palavra principal de todo o assunto de magnetismo seja imã. Os imãs são materiais que possuem campo magnético organizado. Sabe-se que praticamente 90% dos corpos da terra possuem campos magnéticos, inclusive nós, seres humanos, porém não somos imãs, pois não atraímos metais como o ferro. Isso é devido aos vetores campos magnéticos dos nossos corpos que tendem, de alguma forma, a se anularem, porém nos imãs o quadro é bem diferente.

Já vimos que uma propriedade fundamental de um ímã é ter seus vetores campos magnéticos organizado, mas existem outras como, por exemplo o fato de eles conseguirem magnetizar outros materiais/corpos, pois é, os ímãs conseguem transformar outros corpos em ímãs também.

Magnetização

Quando um corpo não possui a propriedade fundamental de um ímã (atrair metais, por exemplo), dizemos que ele não é um ímã, pois ele tem seus campos magnéticos desorganizados de forma que seus vetores campo magnético se anulem. Porém, verifica-se experimentalmente que é possível organizar os vetores campo magnéticos dos não-ímãs, mas como proceder? A resposta é simples: se o material ao qual se quer magnetizar for um material magnetizável (chamado de material ferromagnético) – sim, nem todos os materiais são magnetizáveis – basta colocá-lo diante (muito próximo) de um ímã, assim os vetores do material magnetizável irão se organizar e teremos, assim, um ímã.

Na figura acima há magnetização do ferro através de um ímã, onde os campos magnéticos do material magnetizável.

Magnetismo, Paramagnetismo e Diamagnetismo

Quando realizamos o simples experimento acima, pode ocorre os seguinte fenômenos:

Paramagnetismo: o material que acabara de ser magnetizado permanecerá magnetizado.

Diamagnetismo: o material que acabara de ser magnetizado será um ímã temporário, isto é, com o tempo prévio ele perderá sua propriedade de ímã.

Magnetismo: é o fenômeno referente ao magnetismo natural do ímã. No experimento citado, o magnetismo seria referente ao ímã que magnetizou o outro objeto.

São esses os principais casos onde ocorre (ou não) magnetização. O próximo post os ímãs e suas propriedades.

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Cinemática - Conceitos iniciais

Cinemática é o ramo da mecânica que trata do movimento sem se preocupar com sua causa. Para o estudo da cinemática faz-se necessários a conceituação de alguns atributos que deverão ser usados com frequência como uma espécie de “linguagem da física”.

Abaixo, em tópicos daremos a definição de alguns conceitos sem os quais não seríamos capazes de entender praticamente nada:

Espaço – a posição onde se encontra um determinado corpo. (ex.: você, sentado numa cadeira lendo este post)

Corpo – porção limitada de matéria.

Deslocamento – dadas duas posições, chama-se deslocamento a distância percorrida entre as duas posições. (ex. um carro que viaja de Penedo-AL à Maceió tem um deslocamento de 150 km, aproximadamente.).

Ponto material – corpo no qual, na situação proposta tem suas dimensões desprezadas. (ex. uma formiga se deslocando numa autoestrada)

Corpo extenso – corpo no qual, na situação proposta tem suas dimensões consideradas.

Referencial – corpo ou sistema no qual nos baseamos para formulas equações e analisar os fatos da situação descrita. Através do referencial conseguimos identificar se um corpo está ou não em movimento.

Sistema – conjunto de corpo que analisamos e diversos casos.

Entender essa linguagem é essencial para o estudo da cinemática e de outros diversos assuntos.

Analise agora casos em que veremos esses conceitos serem usados:

“[...] a distância total percorrida por um automóvel que parte de um hotel, no km 78 de uma rodovia, leva os hóspedes até uma fazenda de gado, no km 127 dela. [...]” – neste caso, temos um veículo se movimentando numa pista, note que ele varia seu espaço, pois inicialmente ele encontra-se na posição 78 (Km 78) e em seguida diz-se que ele chegaria à fazenda de gado na posição 127 (Km 127).

“Um atleta correndo ultrapassa um trem com 100 metros de comprimento, que se move vagarosamente no mesmo sentido. [...]” – nesta situação o trem pode ser considerado ou não um corpo extenso. Depende muito do que se pede. Se por acaso quisermos saber em qual instante ele pularia do trem nunca saberíamos, pois isso é arbitrário à ele, perceba que o trem será tratado como um ponto material, mesmo sendo grande, pois seu tamanho não tem nada haver se ele vai pular ou não. Mas se quiséssemos saber, por exemplo, com qual velocidade ele ultrapassou o trem precisaríamos do tempo que ele levou para ultrapassar o trem, neste caso, precisamos considerar também o deslocamento do atleta (tamanho do trem), assim o trem é um corpo extenso.

“O cliente em um táxi que está “rodando” (em movimento) está em repouso com relação à quem está dirigindo, mas em movimento com relação à quem o está observando de fora sentado num banco de praça, por exemplo.” – a ideia de referencial parte da necessidade de observar separadamente os fenômenos cinemáticos dos corpos. Temos neste exemplo dois referenciais, o motorista e o observador da praça.

Os veículos da imagem estão em repouso entre si, e se estivessem viajando, lado a lado, com mesma velocidade, ainda estariam em repouso, um em relação ao outro.

Esses e outros conceitos básicos, como visto, proporciona uma nova linguagem para quem está ingressando no estudo física. Não precisa de bastante treino para aprender, e isso também não é coisa de se decorar. É só analisar seu próprio cotidiano que você vai ver muita coisa parecida com o que já foi falado aqui.

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Notação Científica

                Observe as seguintes frases:

“Hoje o dia está quente, são 40° C!”;

“O sol foi formado há 4.55 bilhões de anos.”;

O sol possui, em notação científica, uma massa em torno de 2.10³⁰  Kg

“Há 420 milhões de anos que as plantas apareceram no solo pela primeira vez.”.

“As dimensões das bactérias variam em torno de 0,2 µm (micoplasmas) a 30 µm (algumas espiroquetas).”.

Você saberia dizer em qual das frases está o número relativamente pequeno? E em quais delas estão os relativamente grandes?

A notação científica serve para expressarmos de modo padronizados valores muito grandes ou muito pequenos. Sua representação é baseada em potenciação:

a.10ⁿ

Onde “a” é chamado mantissa e n é a ordem de grandeza (expoente). A mantissa deve estar entre 1 e 10.

Qualquer número pode ser escrito em notação científica desde que sejamos capaz de conhece-lo por completo, isto é, um número não infinito.

Como converter da base decimal para notação científica?

É possível convertermos números decimais em notação científica. Para tanto consideremos o número 40 da primeira frase acima, ele será, de início, a mantissa:

40.10

O expoente (ordem de grandeza), que sempre terá o 10 como base, vai depender de quantas casas decimais o número em questão possui. “Transferimos” então essa casa decimal para que ela torne-se um expoente. Observe:

40.10⁰

4.10¹

Perceba que isso respeita as propriedades da potenciação, pois 10⁰=1. Da mesma forma, 40.10⁰ = 40.1 = 4.10¹ .

Observe agora o exemplo com a segunda frase, veja que o número em questão é muito grande:

4,55 bilhões = 4,55 000 000 000

A partir daí fica fácil prosseguir. Sempre mantemos o primeiro número (4,55) depois contamos as casas decimais e, sua quantidade, transformamos em expoente. Neste caso temos 9 casas decimais, logo:

4,55.10⁹

Pronto, convertemos. Se quisermos poderemos fazer, ainda:

4,55 000 000.10³ = 4,55 000.10⁶ = 4,55.10⁹

Note o que está acontecendo. À medida em que reduzo 3 casas decimais aumento 3 unidades à ordem de grandeza.

Quando encontramos números com casas à esquerda fazemos processo inverso. Ao invés de adicionarmos uma unidade aos expoente subtraímos uma unidade, por mais que ele fique negativo. Observe, pegaremos para o exemplo a quarta frase:

0,2 µm = 0,0000002 m

Neste caso o procedimento é parecido. Para transformarmos em notação científica, respeitando a regras, teremos:

0,0000002 = 0,0002.10^-3 = 0,2.10^-6

Esse seria o resultado final, porem, como dito anteriormente a mantissa deve estar entre 1 e 10. Logo:

0,2.10^-6  = 2.10^-7

Resumindo, quando tivermos números com:

Casas à direita da vírgula, à medida em que diminuímos uma casa somamos uma unidade ao expoente.

Casas à esquerda da vírgula, à medida em que diminuímos uma casa subtraímos uma unidade ao expoente.

Bem, esse post foi sobre notação científica, o próximo mostrará como devemos operar com notação científica. Até lá ☺

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Introdução à Física

                O homem, desde os primórdios da antiguidade, sempre buscou facilitar e desenvolver seu trabalho criando, para isso, ferramentas e em muitos casos melhorando-as. A ciência foi pensada, desenvolvida e organizada para beneficiar o ser humano e é dividida em incontáveis áreas (desde o estudo do gerenciamento de documentos e arquivos diversos (arquivologia) até o estudo da origem do Universo e até do próprio homem (Cosmologia e derivados).

A Cosmologia é a ciência que estuda o surgimentos do universo, bem como toda a

sua estrutura

            A física é a ciência que estuda os fenômenos naturais, bem como suas causas, de modo geral. Fenômenos que muitas vezes em nossas vidas observamos, conhecidos ou não. O ser humano utiliza-se da Física para explicar o motivo de um corpo se mover, por exemplo.

As pilhas e as baterias de telefone celular só foram possíveis graças ao estudo da eletricidade.

Consegue ainda explicar o motivo de não tomar um choque elétrico ao encostarmos no pino de um carregador mesmo ele estando ligado na tomada. Esses e outros fenômenos são objetos de estudo da ciência chamada Física.

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Introdução ao Blog

É comum vivermos sem nos perguntar como funciona o mundo. Muitas vezes, fazemos isso sem perceber, outras fazemos de forma obrigatória. De qualquer forma, seja qual for a causa de nossa existência até onde vai nossa curiosidade??

Basicamente é impossível respondermos a essa pergunta sem o auxílio do que chamamos de ciência. Ciência é o que nos faz ver, pensar, deduzir, acreditar. Ciência é uma forma de sabermos que existimos realmente.

Muitas são as tentativa de explicar nossa origem. Muitas até exaustivas e todas, até agora, sem sucesso. Todos os dias existem pessoas que se perguntam como descobrir coisas novas e as respostas são muitas. Temos a TV, o rádio, o celular, uma palestra, uma aula, computador, etc.. Todas com um objetivo principal, o aprendizado, a informação. Neste blog tentarei cumprir um desses (ou mais) objetivos. Tentarei fazer o máximo de postagens do menor intervalo de tempo possível. Até lá... =)

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