|
||
| A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 2. Ensino de Física | ||
| LEVITAÇÃO MAGNÉTICA: UM EXPERIMENTO DE BAIXO CUSTO EM ELETROMAGNETISMO | ||
| Oberlan da Silva 1 (osfisicos_uepb@oi.com.br), Leonardo Bruno Ferreira de Sousa 1, José Nivaldo Mangueira de Assis 1, Simone Vicente de Oliveira 1, Márcio Fablício da Silva 1 e Denis Barros Barbosa 1 | ||
| (1. Depto. de Física, Universidade Estadual da Paraíba - UEPB) | ||
| INTRODUÇÃO:
As atividades experimentais relacionadas com o ensino de física têm se apresentado como uma ferramenta importante para a condução do processo de ensino-aprendizagem. No entanto, a dificuldade de obtenção de materiais e as condições dos laboratórios dos cursos de física básica têm prejudicado e dificultado o entendimento de alguns conceitos físicos por parte dos alunos. Uma das saídas encontrada pelos professores e pesquisadores é a utilização de experimentos com materiais de baixo custo que apresentem resultados satisfatórios. Para mostrar como isso é possível, desenvolvemos um experimento fundamentado no eletromagnetismo, capaz de provocar a levitação magnética, onde está presente de forma bastante significativa as Leis de Faraday e de Lenz. Sendo assim o nosso objetivo é mostrar que mesmo trabalhando com sucatas podemos reproduzir fenômenos físicos e explicar os conceitos que estão presentes neles. Além disso, através do uso desse experimento, podemos gerar discussões de outros fenômenos que possa despertar nos alunos um maior interesse pela física. |
||
| METODOLOGIA:
Construímos um dispositivo capaz de provocar a levitação magnética utilizando apenas materiais alternativos (uma máquina velha de contar moeda e um HD) obtidos de sucatas. Este consiste de um motor de indução magnética (72W e 80Vcc), um disco de alumínio (10cm de diâmetro e 1cm de espessura), um transformador de tensão com saídas (90V, 15V e 10V cc), um ímã permanente encontrado em HD de computador, e uma base de madeira (30cm x 40cm) para montagem do experimento. O motor é fixado na base de madeira e em seguida o disco é encaixado em seu eixo, que o fará girar em alta rotação. A sua alimentação se dá através do transformador de tensão de 90V. O imã do HD é colado em uma das extremidades de uma haste de alumínio que está fixa em um rolamento que permite o seu movimento na vertical. Na horizontal o movimento da haste se dá através do movimento do próprio suporte que a sustenta. Esses movimentos são necessários para mostrar como a levitação varia conforme aproximamos ou afastamos o imã do eixo do disco, estando este em movimento de rotação. Para comprovar que a levitação de fato ocorre colocamos uma outra haste onde se encontra fixa em uma de suas extremidades um material não magnético (chapa de ferro 3cm x 4cm), em que durante o movimento de rotação do disco o conjunto mantém-se sem levitar. |
||
| RESULTADOS:
Para explicar o fenômeno da levitação partiremos do seguinte ponto. Considere o disco de alumínio inicialmente parado e o imã localizado sobre sua superfície. Apesar do campo magnético estar presente sobre essa área, o fenômeno não ocorre. Entretanto, ao ligarmos o motor este acionará seu eixo fazendo o disco girar causando a levitação magnética do imã. Isto só ocorre quando o disco está em movimento uma vez que ele é formado por material não magnetizável. Como explicar essa levitação? Segundo a Lei de Faraday para que haja uma força eletromotriz (fem) induzida no disco é necessário uma variação do fluxo magnético. Com o disco parado, não haverá variação desse fluxo já que o campo produzido pelo imã permanece constante e a área sob o imã não muda. Com o disco em movimento, haverá uma constante troca de área abaixo do imã ocasionando uma variação no fluxo, que, faz surgir uma (fem) que induz no disco uma corrente elétrica. A Lei de Lenz, diz que esta corrente se opõe a causa que a produz. Isto faz com que surja uma força repulsiva sobre o imã, causando o fenômeno da levitação. Ela ocorre, pois a força magnética, na superfície do disco, é maior que a força peso, levando o ímã a subir até encontrar o ponto de equilíbrio. Esta levitação diminui ao movimentarmos o imã da extremidade do disco para seu centro, uma vez que a velocidade de cada ponto do disco diminui à medida que o aproximamos do seu centro, comprovando assim que a altura da levitação também depende da velocidade. |
||
| CONCLUSÕES:
O experimento é capaz de reproduzir com sucesso o fenômeno da levitação magnética. Por ser de fácil manuseio podemos levá-lo ao ambiente da sala de aula para demonstração dos conceitos físicos que estão por trás das Leis de Faraday e de Lenz. Além disso, é importante chamar a atenção sobre a utilização de materiais alternativos como uma forma de construir experimentos de baixo custo, para a realização de atividades experimentais em sala de aula que possa proporcionar uma maior visualização dos fenômenos físicos e conseqüentemente uma aprendizagem mais significativa. |
||
| Palavras-chave: Levitação Magnética; Leis de Faraday e Lenz; Experimento de Baixo Custo. | ||
| Anais da 57ª Reunião Anual da SBPC - Fortaleza, CE - Julho/2005 |