Canhão de Gauss

Experiência: Canhão de Gauss

Observação: Rola-se uma bolinha de ferro que é atraída pelo imã fazendo com que a última sofra repulsão.

Problematização: Porque a última bolinha sofre repulsão?

Hipótese: Uma bolinha é acelerada em um trilho e entra no campo magnético do imã, sendo atraída e transferindo energia para a última bolinha, depois do imã. Devido à teoria da quantidade de energia, a última bolinha é disparada com uma velocidade muito maior que a que foi lançada em primeiro lugar.

Experiência: Pegamos um trilho e rolamos uma esfera de aço contra um imã de HD com duas outras esferas de aço encostadas no imã. A última foi lançada com uma velocidade muito superior a primeira bolinha.

Conclusão: É um experimento de fácil visualização do resultado e aumenta a potência da última bolinha e assim pode ser usado como uma arma, se usar rmãs mais potentes e tecnologia mais avançada.

Fabio e César

FELIPE, NATALIA & ALMIR

AGORA SIM, NOSSO VIDEO DO LEVITRON !!!

Levitron

Experimento: Levitron

Observação: A experiência é feita com um imã, construído de forma a atuar como um pião, e uma base com um imã de mesmo polo que o imã.

Problematização: Como o magnetismo atua para o pião ficar flutuando acima do imã da base?

Hipótese: Os dois imãs vão se repelir, mas se ele não estiver girando vai ser atraído pelo polo oposto do imã da base. A força centrípeta vai manter o pião "flutuando" acima da base. Contudo, tem que estar perfeitamente vertical à base. Ele não vai ficar levitando para sempre, devido ao atrito com o ar e força potencial gravitacional, ele vai diminuindo a velocidade.

Experiencia: Montamos um pião com um imã circular e colocamos um eixo no centro deste para permitir que se possa rodá-lo e criar força cinética e centrípeta. Tínhamos outro imã circular para servir como base. O imã é girado em cima da base e fica levitando até a força do polo oposto vencer a força centrípeta.

Conclusão: O imã tem que estar perfeitamente vertical em relação à base e com uma velocidade suficiente para vencer a força do polo oposto do imã da base. Se o eixo não estiver bem posicionado, não tem como acelerá-lo a uma velocidade suficiente.

Fabio e César

Relatório

Observação de um fato:

Imãs são capazes de atrair e repelir certos materiais.

CANHÃO DE GAUSS:

Pergunta 1:

É possível acelerar objetos usando o magnetismo e o principio de conservação de energia?

Hipótese:

Se um imã for usado para puxar uma bolinha de metal em sua direção até que se choquem, a energia do choque pode ser  transferida para uma bolinha mais distante do imã (onde o campo é mais fraco) , fazendo assim que aquela bolinha acelere.

Experiência:

Se usarmos um trilho, onde um imã é posicionado no centro e duas bolinhas metálicas estando em seu lado direito,  quando soltarmos uma bolinha no lado esquerdo ela será puxada pelo imã e a força do impacto é transferida com sucesso a ultima bolinha, acelerando-a.

Conclusão:

É sim possível acelerar partículas usando o magnetismo.

LEVITRON:

Pergunta 2:

Se dois imãs posicionados com a mesma face virada um para o outro (norte contra norte ou sul contra sul) se repelem, é possível fazer com que um imã flutue usando a força que um atua sobre o outro para compensar a força da gravidade?

Hipótese:

Em teoria, o fato de simplesmente soltar o imã em cima de outro o fará flutuar

Experiência:

O imã de cima não consegue atingir o equilíbrio e vira no ar, fazendo com que ao invez de se repelirem, se atraiam.

Conclusão:

É necessário fazer algo para que o imã não perca o equilíbrio para que possa flutuar

Hipótese 2:

Ao adicionarmos rotação ao imã que deverá flutuar, a força centrípeta evitara o mesmo de virar.

Experiência:

Construindo um peão em que é fácil de se aplicar rotação, podemos observar que a força centrípeta resolveu o problema de equilíbrio, permitindo que o imã flutue.

Conclusão:

É possível fazer um imã flutuar usando o principio que dois imãs podem se repelir.

 

Nomes: Gabriel Kunst & Dionatan

FELIPE, NATALIA & ALMIR

Canhão de Gauss

Como foi feito:

Primeiramente, pegamos uma canaleta, cortamos ela de tal forma, que o imã ficasse preso nela. Grudamos o imã com super bonder, e depois fixamos com duas abraçadeiras, de modo que o imã não se mexesse. Colocamos duas bolinhas de chumbo de um lado, e uma do outro.

Como a experiência funciona :

Quando a esfera de disparo entra no campo magnético do primeiro ímã ela é acelerada pelo campo magnético e, ao atingir o ímã, ela transfere o ímã para a próxima esfera, que vai em direção ao 2º ímã. Ao chegar no campo deste ímã, ela é acelerada. Este ciclo vai se repetindo até que a última esfera é disparada com uma velocidade muito maior do que a primeira disparada. Pode-se colocar quantos ímãs quiser. Quando mais sequências de imãs, mais forte a bolinha final andará pelo trilho.

O princípio é semelhante ao do pêndulo de Newton, a primeira esfera é atraída para o íman com uma certa energia cinética, que é transferida à última esfera do arranjo. Essa esfera possui esta energia cinética mas também é atraída para o próximo íman, e consecutivamente até à última esfera de todas que já leva uma energia cinética (aproximadamente) igual ao número de ímãns multiplicado pela energia inicial.

Sobre o Imã:

Um ímã de neodímio é um poderoso imã feito a partir de uma combinação de neodímio, ferro e boro — Nd₂Fe₁₄B. Esses imãs são muito poderosos em comparação a sua massa, mas também são mecanicamente frágeis e perdem seu magnetismo de modo irreversível em temperaturas acima de 120 °C. Devido ao seu custo mais baixo, eles têm substituído os imãs de samário-cobalto na maioria das aplicações, que são ligeiramente mais fracos e bem mais resistentes a temperatura.

Cuidados que devemos ter:

Cuidados devem ser tomados quando se usa um imã de neodímio. Mesmo um pequeno imã é capaz de destruir o conteúdo de um Disco Rígido (HD), de um disquete, ou de discos CDS, dentre outras mídias magnéticas, de modo que as informações fiquem irrecuperáveis. Esses imãs são normalmente fortes o suficiente não apenas para magnetizar as cores de televisores e monitores a base de CRT, mas também para deformar fisicamente partes do monitor. Esse tipo de dano é tipicamente irreparável desmagnetizando-o apenas via sua configuração.

Esses imãs devem sempre ser manipulados cuidadosamente. Alguns imãs que são ligeiramente maiores que uma moeda de 25 centavos são fortes o suficiente para sustentar mais de 10 kg. Eles são perigosos, sendo capazes de prensar a pele ou dedos quando atraídos por um objeto magnético. Por serem feitos de "pós" e folheações, os imãs são muito frágeis e podem quebrar em temperaturas superiores a 80 °C (ao passar de 80°C ele é sujeito a perder sua força magnética), ou se sujeitos a impactos com outro imã. Quando eles quebram, pode ser de maneira tão rápida que pedaços podem voar e causar danos aos olhos. Imãs desse tipo devem ser mantidos longe de aplicações elétricas, cartões magnéticos e monitores, pois o dano nesses pode ser irreparável.

Levitron

Como foi feito:

Primeiramente pegamos uma base de imãns em uma oficina, que serviria de apoio para nosso pião. Após isso começamos a construir nosso pião. Pegamos uma ponta de caneta, grudamos ela num imã, e em cima do imã grudamos uma peça de plástico, para girá-lo. Após isso, grudamos fita crepe, para firmar todas as peças. O pião estava pronto.

http://www.youtube.com/watch?v=Ti_ziy_piJA

(Video da nossa experiência)

Como a experiência funciona:

Para que a levitação ocorra, o peso do objeto tem que ser equilibrado por alguma força externa, essa força pode ser de origem magnética, elétrica, etc. No caso do levitron a levitação ocorre pois o pião possui um imã que é repelido por outro imã maior no interior da base.
Porém, como todos sabem, não é tão fácil conseguir manter um equilíbrio com os imãns, pois o equilíbrio é instável, uma hora ou outra o imã é repelido para as laterais e cai. Para conseguir a levitação magnética, além da repulsão para equilibrar o peso, é preciso a rotação do pião para ocorrer o equilíbrio estável.
Uma forma fácil de entender como a rotação ajuda a manter o equilíbrio é tentar se equilibrar em cima de uma bicicleta parada. É quase impossível, ao passo que equilibramos facilmente quando esta está em movimento. Isso de deve à rotação das rodas.
Todo o corpo que está em rotação tende a se manter no mesmo plano de rotação até que um torque externo seja aplicado.

            

O trabalho do Canhão de Gauss foi realizado em duas oportunidades, no dia 5 de outubro e a outra no dia 8 de outubro. Na primeira reunião a dupla decidiu os materiais que iria utilizar no trabalho e também de onde conseguiria o imã de HD .No dia 8, já com os materiais, começamos a fazer uma canaleta na madeira para que a bolinha de rolamento pudesse mover-se sem cair da base.Depois de terminar a canaleta, fizemos um corte na madeira para abrigar o imã de HD em pé.

            Na hora de testar, ocorreu tudo conforme o planejado. De um lado do imã eram colocadas duas bolinhas uma atrás da outra e do lado oposto era empurrada uma terceira bolinha que era rapidamente atraída pelo imã. Quando isso acontecia, a segunda bolinha do lado oposto era lançada em velocidade.Trata-se de um acelerador magnético linear capaz de lançar um projétil. Ele é composto de um conjunto de ímãs e esferas capazes de transferirem energia cinética de uns para os outros.O experimento foi realizado de forma controlada e com força baixa, porém se o circuito for feito mais vezes e com mais imãs, pode se tornar um canhão bem forte, perfurando até alumínio.

           

            A outra parte do trabalho era fazer um Levitron, que consiste em uma base de imãs e um peão com o a polaridade diferente dos imãs da base.Gira-se o peão em cima da base de imãs e ele fica suspenso devido ao magnetismo.Nosso grupo não conseguiu realizar esta parte do trabalho  já que não possuíamos muitos imãs e alguns deles estavam quebrados.Até possuíamos um imã para a base, porém o imã do peão quebrou-se durante um teste.

Leonardo D. e Leonardo S.

Experiências de Física (Canhão de Gauss e Levitron)

Por Luana Gertz e Bethânia Confortin.

Método Científico

Canhão de Gauss

Observação: Primeiramente, notamos que, se pegarmos uma canaleta, colocássemos ímanes de neodímio sobre a canaleta, bolas de íman de rolamento feitas de metal, um na frente dos ímanes de neodímio, e o restante atrás, no momento em que a bola de íman posterior fosse lançada ao neodímio e batesse neste, a última bola de íman do outro lado seria atirada com toda a força para fora, por causa do magnetismo e da energia cinética.

Problematização: Mas por que a última esfera é disparada com uma velocidade muito maior?

Formulação da hipótese: A primeira esfera é atraída para o íman com uma certa energia cinética, que é transferida à última esfera do arranjo. Essa esfera possui esta energia cinética, mas também é atraída para o próximo íman, e consecutivamente até à última esfera de todas que já leva uma energia cinética (aproximadamente) igual ao número de ímans multiplicado pela energia inicial.

Experimentação: Colocamos os ímanes de neodímio sobre a canaleta e uma bola de metal na frente e as outras atrás. Quando a esfera de disparo entra no campo magnético de um ímã ela é acelerada por esse campo magnético e, ao atingir o ímã ocorre uma transferência de energia para as esferas que estão depois do ímã. Devido à conservação do momento linear (quantidade de movimento) a última esfera é disparada com uma velocidade muito maior do que a velocidade da primeira esfera lançada para iniciar o experimento.

Levitron

Observação: Foi observado que, no momento que pegássemos um lápis, com um imã em sua volta, e outros ímanes em baixo, como base, bastaria utilizar um apoio para girar o lápis, tirar este apoio e deixar o lápis girando e flutuando em função da força magnética presente.

Problematização: Mas como o lápis flutua?

Formulação da hipótese: Todo o corpo que está em rotação tende a se manter no mesmo plano de rotação até que um toque externo seja aplicado.

Experimentação: Colocamos dois ímanes como base, um menor e outro um pouco maior. Utilizamos uma capa de cd como apoio para girar o lápis com íman, e assim ele levitar. Porém, houve várias tentativas falhas, e outras foram bem sucedidas, pois não é tão fácil assim conseguir esse efeito. Como o equilíbrio é instável, uma hora ou outra o imã é repelido para as laterais e cai. Para conseguir a levitação magnética, além da repulsão para equilibrar o peso, é preciso a rotação do pião para ocorrer o equilíbrio estável.  Para que a levitação ocorra, o peso do objeto tem que ser equilibrado por alguma força externa, essa força pode ser de origem magnética, elétrica, etc. No caso nosso caso, a levitação ocorre, pois o pião possui um imã que é repelido por outro imã maior no interior da base.

Experiencias de Física - Eletromagnetismo

                       

Amigos queridos!
Estamos na busca incessante de desvendar os mistérios da física e seguimos tentando encontrar maneiras de pôr em prática o que calculamos. Afinal, é uma maneira de buscar conhecimento e entender um pouco mais o que nos aterroriza na escola: as contas.

A primeira experiência que realizamos, chama-se Canhão de Gauss.

Chegamos ao questionamento:

Como podemos testar a força eletromagnética? O Quanto forte ela é?

Nossa hipótese:

A força elétromagnética é forte a ponto de podermos criar armas, tal como um canhão

Na prática:

Criamos então, o Canhão de Gauss
Este canhão foi feito com algumas bolinhas de metal, que são vulneráveis na interação com imãs; plástico que serviria como uma canaleta; e é claro, imãs de HD. 

Na canaleta, dispomos uma bolinha de metal, imãs de HD (com o cuidado de verificar os pólos negativos e positivos), e 3 bolinhas de metal, nesta ordem.
A bolinha que está sozinha é afastada. E assim, realizamos um estímulo para que a mesma realize trabalho de energia cinética. A medida que ela vai se aproximando, a bolinha também sofre a atração do ímã de HD, que faz com que ela aproxime-se cada vez mais do ímã. Quando os dois objetos entram em contato, ocorre uma transferência de energia, guiado pelo princípio de Quantidade de Movimento. Este princípio pode ajudar-nos a calcular a massa e/ou a velocidade que a bolinha atingiu a partir da lei da conservação, assim como vimos na física teórica, ou seja, na aplicação das contas.

O que comprovamos:

A força magnética pode ter uma grande intensidade. 

Recomendamos que crianças façam com o acompanhamento de pais para garantir a segurança dos menores.
Não nos responsabilizamos por danos maiores.

  Segunda experiência que realizamos foi o LEVITRON



Continuamos a testar o poder da força eletromagnética.

Questionamento:

A Força Eletromagnética pode superar a força peso, que contém a aceleração gravitacional?

Nossa hipótese:

Sim, poderemos desafiar as forças gravitacionais e levitar um corpo maciço.

Na prática:

Pegamos um disco de ímã, fizemos um peão que também contém um ímã. Deixamos os dois ímãs no lado exposto com pólos iguais para que haja repulsão entre eles. Notamos que o peão não pode ficar parado, porque é atraído pela lateral do disco de ímã, que tem o pólo que atrai o objeto.
Ao pô-lo em movimento, damos a chance do peão ficar em uma efêmera estabilidade no ar. Sendo assim, ao girar o peão perto do disco, vamos distanciando-o do ímã, até chegar em uma distância em que a força peso do peão de sentido vertical e direção para baixo seja a mesma da força magnética, de sentido vertical também, porém direção contrária.
Tendo estas duas forças de mesmo módulo, elas anulam-se e assim, o objeto flutua.

O que comprovamos:

A levitação é ciência, e não apenas mágica!

Esperamos que tanto o professor Éverson Matter quanto todos os outros leitores tenham gostado e entendido a explicação. 

Por fim, concluímos que a força magnética é realmente muito importante e útil. E quando se junta com a eletricidade, sua potencia e utilidade é maior ainda!
Bom, como podemos notar, a natureza é demais! Somos privilegiados por entender estes grandes fenômenos que nos ajudam a evoluir cada vez mais.

Fernanda e Maura

Canhão de Gauss

O canhão de Gauss produzido é um lançador linear magnético que utiliza esferas de aço e ímãs de neodímio (retirados de HDs danificados de computadores) dispostos sobre um trilho de madeira (o "cano" de um canhão de Gauss). O objetivo deste dispositivo é lançar um projétil com grande velocidade da extremidade do trilho, tal como um canhão lançaria uma bala de seu cano. 

Em primeiro lugar, é recomendado que se utilize um trilho de tamanho apropriado e que ele seja construído de tal forma a produzir a menor força de atrito possível entre o trilho de madeira e as esferas. Em segundo, lugar, caso os ímãs tenham a mesma intensidade, eles devem ficar o mais firmes possíveis e a uma distância equivalente entre si.

Entretanto, se tiverem intensidades diferentes, deve-se ajustar a distancia que um ímã ficará do outro. Em terceiro lugar as esferas devem ser posicionadas do início do trilho para o seu fim. Recomenda-se ainda que sejam colocadas três esferas por ímã.

Levitron

Primeiramente, podemos perceber que é um pião magnetizado, certo? E que há uma base que auxilia todo esse efeito de pião “voador”. Mas como funciona esse campo magnético? É simples, lembremo-nos das aulas de física sobre o campo magnético. Norte com Norte se repele e Norte com Sul se atrai. Vejamos na figura abaixo:

Podemos perceber que a base do pião está com o pólo norte magnético e a parte de cima com a região do sul magnético. A base está com o norte voltado para cima. Portanto, o que basicamente acontece é a repulsão desses dois pólos. As forças magnéticas se igualam e o pião fica “flutuando”.

    Mas Reação Espontânea, porque o pião não cai para os lados?

    Bem, vamos pensar no que acontece quando o pião começa a balançar e está com alta velocidade de rotação:

Quando o pião, por exemplo, tende a cair para a esquerda, a região magnetizada Norte chegaria muito perto do pólo magnetizado Norte da base e, portanto iria repelir voltando ao seu estado de equilíbrio. Se tentasse cair para a direita, o mesmo efeito.

    Então ele não cai nunca?

    Claro que cai! Devido ao atrito do ar, o pião dá menos voltas por segundo, e portanto tende a cair para os lados. Mas não só cair, ele chega a saltar devido à repulsão da base com a lateral do pião! Dados do próprio site do Levitron dizem que a média de rotações por segundo (rps) para que o pião fique estável é de 20 a 35 rps. Acima de 35 ~ 40 rps ou abaixo de 18 rps o peão fica totalmente instável e cai.Testes feitos no vácuo mostram que o pião consegue ficar até 30 minutos sem cair. 

Coilgun

A coilgun é um tipo de acelerador de projétil que consiste em uma ou mais bobinas usadas como electromagnetos na configuração de um motor síncrono linear que aceleram um projétil magnético para alta velocidade. 

O nome canhão de Gauss às vezes é usado para esses dispositivos em referência a Carl Friedrich Gauss, que formulou descrições matemáticas de o efeito magnético utilizado por aceleradores magnéticos.

Coilguns consistir de uma ou mais bobinas, dispostas ao longo de um barril. 

Por Verônica e Ellen 

Canhão e Levitron

LEVITRON
• Como fizemos? Fizemos o Levitron com um ímã maior que retiramos de um auto falante estragado, e ele ficava dentro de uma “caixinha” de madeira. O pião nós fizemos de um ímã menor, também retirado de um auto falante, no qual introduzimos uma espécie de rolha para que ele girasse e quando fosse colocado em cima da caixinha ele levitasse. Colocamos o pólo do ímã do pião que se repelia com o da caixinha e giramos o mesmo em cima de um pedaço de papelão, porém não deu certo.
• O que fizemos de errado e como deveria funcionar: Deveríamos ter feito o pião de forma que ele girasse como um pião normal, porém ele se desestabilizava sem nem estar em cima do ímã, se ele girasse normalmente, esse movimento de rotação atuaria de forma giroscópica e o eixo do pião não tombaria, mantendo-se mais ou menos na mesma direção que a do campo magnético resultante. Quando se realiza a experiência, quatro forças magnéticas surgem sobre os pólos magnéticos do pião, duas de repulsão e duas de atração, com respeito aos pólos dos ímãs da base e uma força gravitacional (seu peso), com respeito á Terra. A dependência com a distância dessas forças magnéticas fazem com que, devido ao modo como os ímãs são dispostos, a resultante delas se oponha á força gravitacional e, assim, o pião levita sobre a base. CANHÃO
• Como fizemos? O canhão foi feito com uma base, uma “pista”, de madeira. Antes da metade da pista foram colocados dois ímãs de HD. De um lado dos ímãs colocamos uma bola de chumbo média e no outro lado, outras duas médias e duas pequenas. Assim, quando soltamos a bola média e ela batia nos ímãs, as bolinhas pequenas saíam voando. Esta experiência deu certo!
• Porque isso acontece? Quando a bola disparada entra no campo magnético de um ímã ela é acelerada por esse campo magnético e, ao atingir o ímã ocorre uma transferência de energia para as esferas que estão depois do ímã. Devido à conservação da quantidade de movimento a última esfera é disparada com uma velocidade muito maior do que a velocidade da primeira esfera lançada para iniciar o experimento.

Jéssica e Keli

Experiência canhão de Gauss

Experiência: Canhão de Gauss Observação: Trata-se de um acelerador magnético linear capaz de lançar um projétil. É feito com um imã e bolinhas de cobre sobre um trilho. Colocam-se as bolinhas uma atrás das outras sendo a primeira em contato como imã. Rola-se uma bolinha que é atraída pelo imã fazendo com que a ultima sofra repulsão. Problematização: porque a ultima bolinha sofre repulsão? Formulação de hipótese: Quando a bolinha entra no campo magnético de um ímã ela é acelerada por esse campo magnético e, ao atingir o ímã ocorre uma transferência de energia para as bolinhas que estão depois do ímã. Devido à conservação do momento linear (quantidade de movimento) a última esfera é disparada com uma velocidade muito maior do que a velocidade da primeira esfera lançada para iniciar o experimento. É possível utilizar o experimento com os conceitos de balística (lançamento horizontal) para se calcular a velocidade com que a esfera é lançada e, consequentemente a sua energia. Experimentação: Colocam-se as bolinhas uma atrás das outras sendo a primeira em contato como imã. Rola-se uma bolinha que é atraída pelo imã fazendo com que a ultima sofra repulsão. Conclusão: o experimento é fácil e foi realizado com sucesso. Ele é composto de um conjunto de ímãs e esferas de ferro capazes de transferirem energia cinética de uns para os outros. O movimento até a ultima bolinha, que somando as energias do magnetismo e das batidas das outras bolinhas, faz com que esta fique muito rápida e “potente”. nome: Mônica

Experiência Levitrón

Nome: Mônica Experiência de Física: Levitrón Relatório em Método Cientifico Observação: a experiência consiste em fazer o pião levitar. São utilizados um pião feito com imã e uma base com imã . A base e o pião são essencialmente dois ímãs, porém, colocados de tal forma que os pólos de se defrontam.

Problematização: por qual razão o pião fica levitando? Formulação da hipótese: Surgem quatro forças magnéticas sobre os pólos magnéticos do pião, duas de repulsão e duas de atração, com respeito aos pólos dos ímãs da base e uma força gravitacional (seu peso), com respeito á Terra. A dependência com a distância dessas forças magnéticas fazem com que (devido ao modo como os ímãs são dispostos) a resultante delas se oponha á força gravitacional e, assim, o pião levita sobre a base. Entretanto, qualquer que seja a mínima inclinação em relação á vertical (e isso é impossível de evitar), tais pares de forças magnéticas criam momentos (binários, torques) que tendem a tombar o pião, levando-o para baixo. Experimentação: realização da experiência utilizando um pião feito com imã e uma base de imã. Gira-se o pião imã em uma superfície( foi utilizado uma capa de cd) vendo que o pião gira sobre esta superfície, levanta-se esta com o pião em movimento e depois lentamente ela é retirada . O pião continua girando até que ao diminuir a velocidade esse pião comum começa 'a balançar a cabeça' até que, finalmente, cai.

Conclusão: qualquer que seja a mínima inclinação em relação á vertical, tais pares de forças magnéticas criam momentos (binários, torques) que tendem a tombar o pião, levando-o para baixo. Para evitar que isso ocorra o pião deve estar descrevendo um movimento de rotação, já que, nessa condição, o momento atua de forma giroscópica e o eixo do pião não tomba, mantendo-se mais ou menos na mesma direção que aquela do campo magnético resultante. O momento de rotação é equivalente ao movimento de precessão de um pião comum. O eixo é, em princípio, quase vertical, porém conforme a velocidade angular vai diminuindo, um leve oscilação aparece nesse eixo.