No futuro poderá haver aplicações práticas, como captura e manipulação magnética
Parece mágica, mas é física. Há dois anos, Hamdi Ucar, engenheiro elétrico que trabalha na Göksal Aeroaunics, na Turquia, notou um fenômeno curioso que qualquer pessoa pode reproduzir em casa com pouco alguns ímãs, cola e uma furadeira elétrica: ele conectou um ímã a um rotor em determinada posição e inclinação, acionou-o e depois aproximou-o de outro ímã, este começou a girar e permaneceu levitando a centímetros do primeiro.
Sua descoberta criou expectativa. E embora Ucar tenha dado uma explicação sobre as forças de levitação, deixou uma questão crucial sobre o mecanismo que estabiliza a rotação do segundo ímã, aquele que permanece suspenso no ar. Agora podemos entender o caso e isso abre um leque enorme de possibilidades.
Uma descoberta que começa em 2021
Foi nesse ano que Ucar, então funcionário da Göksal Aeronautics, compartilhou a sua descoberta e o estudo que lhe dedicou. Conforme lembrado na Physics Magazine, revista da American Physical Society (APS), Ucar conectou um ímã a um motor de determinado formato, levando em consideração a orientação dos eixos, e a seguir acionou o rotor para que a peça começasse a girar a aproximadamente 10.000 rpm.
Ao aproximar um segundo ímã do primeiro, descobriu que ele começou a se mover, levitou para cima e permaneceu flutuando no espaço, a apenas alguns centímetros de distância. Ao contrário de outros experimentos realizados anteriormente, aquele segundo ímã, o “flutuador”, acelerou com o movimento do rotor e atingiu uma velocidade considerável.
Demonstrações e tarefas pendentes
Ucar também descobriu que o ímã flutuante ficava “preso” mesmo quando o eixo de rotação girava até ficar na posição horizontal. O estudo que publicou então, em 2021, apresentou diferentes evidências e também forneceu uma explicação das forças da levitação magnética, mas — relembra a APS — restava esclarecer uma questão importante: o mecanismo que estabiliza o movimento de rotação do “ímã flutuante”.
A tarefa é relevante, pois como destaca a associação de físicos, o teste mostrou um “novo tipo de levitação” com ímãs. Assim, os professores Rasmus Bjørk e Joachim M. Hermansen, da DTU Energy, na Dinamarca, quiseram ir um passo além das contribuições de Ucar e explicar como o fenômeno da rotação e levitação dos ímãs era possível. Suas conclusões acabam de ser expressas em artigo publicado justamente na ‘Physicis Review Applied’, da APS.
Resolvendo algumas incógnitas
O trabalho é interessante porque nos dá novas pistas sobre a levitação magnética e esclarece como é possível que um ímã giratório possa suspender outro no ar. Depois de 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:
“Os ímãs não deveriam flutuar quando estão juntos. Normalmente eles se atraem ou se repelem. Mas acontece que se você girar um, você pode fazê-lo flutuar. E essa é a parte estranha. A força que afeta os ímãs não deve mudar apenas girando um deles, parece que há um acoplamento entre o movimento e a força magnética”
Uma questão de surpresas e lições
Eles descobriram que, quando o ímã flutuante era fixado em posição, ele era orientado próximo ao eixo de rotação e em direção ao pólo semelhante do ímã do rotor. Assim, por exemplo, o pólo norte do ímã flutuante, enquanto girava, permaneceu orientado para o pólo norte do ímã fixo. O que é diferente do que se esperava com base nas leis da magnetostática, que explicam um sistema magnético estático.
A chave para entender a posição equilibrada, fixa e levitante em que permanece o segundo ímã, conhecido como “flutuador”, está nas interações magnetostáticas entre as peças. “Acontece que o ímã flutuante quer se alinhar com o ímã giratório, mas não consegue girar rápido o suficiente para fazê-lo. E enquanto esse acoplamento for mantido ele irá flutuar ou levitar”, resume Bjørk, que usa o exemplo de um pião de brinquedo: só fica em pé se estiver girando.
Durante a pesquisa, Bjørk e seus colegas realizaram diversos experimentos, incluindo um em que usaram ímãs esféricos, software de rastreamento e outros materiais de laboratório. Houve, no entanto, um primeiro teste muito mais simples e “caseiro” em que utilizaram ímãs de neodímio, cola e ferramentas que qualquer pessoa encontra em lojas do tipo. O resultado foi capturado em um vídeo fascinante.
Qual a importância?
O trabalho dos especialistas da DTU Energy não é importante apenas pela sua dimensão teórica, ampliando o conhecimento ou completando as conclusões já contribuídas em 2021 por Hamdi Ucar. Conforme explicado pela Física, no futuro poderá ser dada uma abordagem prática e utilizada para desenvolver ferramentas que nos permitam manipular objetos sem contato.
“O sistema tem aplicações potenciais na captura e manipulação magnética”, diz a publicação na APS. Hoje existem braços de preensão robóticos que não requerem contato e são baseados no campo magnético. Um sistema magnético rotativo poderia simplificar o processo e oferecer uma solução mais eficiente e alternativa.
Os usos que já damos
Aplicações importantes já estão sendo derivadas da levitação magnética, como trens flutuantes. Também é usado em volantes ou máquinas de alta velocidade. Até agora, eram conhecidas várias formas de ocorrência do fenômeno, como estabilização magnética ativa, suspensão eletrodinâmica ou levitação estabilizadora de spin.
Quanto às aplicações futuras do seu trabalho, Fraderick Laust Durhus, da DTU, é cauteloso por enquanto: “Outras possibilidades dependerão de até que ponto o fenômeno pode ser expandido ou reduzido e de quão baixo é o custo da energia”. Esclarecer esse horizonte diante do fenômeno “exigirá mais pesquisas”.
FONTE IGN
