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segunda-feira, 25 de julho de 2016

O Magnetismo e a Física!

A Física e o Magnetismo dos Imãs!
Todos nós provavelmente já tivemos contato, ou conhecemos aqueles pequenos adesivos que colocamos na porta da geladeira ou de outros utensílios de metal, para serem utilizados como enfeites ou para informações diversas. Na verdade, estes pequenos imãs tem uma pequena força de atração por contato com os metais, e assim eles se fixam ou grudam na parede destes materiais. Este é apenas um tipo de magnetismo de intensidade fraca que é muito utilizado em nosso cotidiano, mas existem outros tipos de campos magnéticos mais específicos e de maior potência magnética que pretendemos estudar neste artigo. Acredita-se que esses materiais terão uma utilidade enorme no futuro e que certamente eles substituirão a roda dos automóveis, trens, caminhões e demais veículos de locomoção e transporte, porque haveria uma redução no consumo de combustíveis que tantos males têm causado ao nosso planeta.

O magnetismo é um fenômeno importante da Física que envolve a atração ou a repulsão entre determinados materiais ou alguns corpos metálicos, chamados simplesmente de ímãs. Esta atração se dá entre os ímãs e certas substâncias magnéticas, tais como ferro, cobalto ou níquel e também entre ímãs e alguns condutores que estejam conduzindo correntes elétricas. Em todo campo de um ímã, verifica-se basicamente duas regiões especificas, em que a influência magnética se manifesta com maior intensidade, que são chamadas de polos do ímã. Esses polos são denominados especificamente por: polo Norte e polo Sul e eles possuem comportamentos distintos na presença de outros ímãs.


Pesquisas mais recentes sugerem que no futuro muitos carros, ônibus, trens e demais veículos não mais terão rodas, e se movimentaram levitando por atração. Isso seria um enorme avanço, pois esse meio de transporte não poluiria mais o meio ambiente, poque não utilizarão mais dos combustíveis fósseis como a gasolina, o álcool, o diesel, etc., pois eles poderão se locomover usando forças de um tipo de magnetismo mais poderoso e desenvolvido para esta finalidade. Salientamos que as pesquisas nesse propósito já estão em nível bem avanço de conhecimentos e testes para quem sabe serem implementadas de forma correta. Aqui no Brasil, já existe o pequeno trem desenvolvido pela UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro) chamado Megalev-Cobra que flutua a um centímetro sobre os trilhos, e que pode transportar até 30 passageiros, é silencioso e não emite poluentes, sendo que ele se utiliza da tecnologia de levitação magnética por supercondutividade, mas o mais importante ainda é que ele é movido a energia solar.

A Magnetosfera e os Campos Magnéticos






O magnetismo na forma de imã, além de poderem ser observados em pequenos objetos domésticos e em algumas máquinas construídas pelo homem para promover o conforto e qualidade de vida, eles também estão muito presentes em escala astronômica. Sabe-se que as estrelas, assim como o Sol, produzem intensos campos magnéticos, criando ao seu redor o que se chama de magnetosfera.
Nesses corpos celestes, os campos magnéticos são produzidos devido ao movimento da matéria estelar que se encontra em altíssimas temperaturas, fazendo com que certos elementos, como hidrogênio e o hélio, estejam no quarto estado da matéria, conhecido como plasma. Nesse estágio, praticamente todos os elétrons destes materiais são arrancados dos átomos, fazendo com que seu movimento crie intensas correntes, o que produz altos campos magnéticos na superfície estelar. No caso do Sol, os responsáveis pelo aparecimento das manchas solares são esses campos magnéticos que são regiões onde ocorre uma redução de temperatura e pressão das massas gasosas do Sol, que podem atingir campos na ordem de 1 Tesla.

Contudo, existem outros objetos estelares capazes de produzir campos magnéticos absurdamente grandes, como o que ocorre nos pulsares ou restos mortais de grandes estrelas, constituídos apenas por nêutrons. São campos magnéticos gigantes da ordem de 100 milhões de Tesla.
Perto deles, o campo magnético que é produzido pela Terra é quase nulo, pois sua intensidade está na ordem de 0,0001 T, bem menor do que a do ímã de geladeira que conhecemos. Mesmo assim, o campo magnético terrestre é de fundamental importância para o desenvolvimento da vida por aqui. 

Por que o campo magnético da Terra pode ser muito benéfico para o desenvolvimento da vida animal?
O fato do planeta possuir um campo magnético, mesmo que seja de intensidade considerada como fraca como já mencionamos, isso impede que partículas com alta energia, vindas do espaço interestelar ou do próprio Sol, atinjam a superfície terrestre, o que poderia ser prejudicial a diversas formas de vida, inclusive no desenvolvimento da vida humana. Muitos especialistas no assunto, acreditam que alguns animais e principalmente as aves possam se orientar captando os sinais deste magnetismo que estão presentes na Terra em que habitamos.

Além disso, saiba o leitor, que o campo magnético de nosso planeta tem muitas utilidades tais como: ele é suficiente, por exemplo, para orientar a agulha das bússolas, entre outras aplicações, inclusive para orientar o voo de muitos pássaros e outros animais. 
Na física, podemos destacar suas aplicações, com por exemplo no disco rígido dos computadores, porque em cada um deles existe um ímã de neodímio pequeno que ajuda a direcionar a agulha para captura e leitura dos dados. Muitos imãs do tipo geral ferrite de bário podem também ser encontrados nos alto-falantes e são chamados eletro-imãs e que dá suporte, criando um campo eletromagnético de fundamental importância no funcionamento do alto-falante, pois ele fornece o campo magnético permanente presente no entreferro de sua estrutura. 

Existem muitos outros tipos de imãs que são expostos para demonstrações em salas de ciência em todo o mundo. Um intrigante exemplo, envolvendo um animal é o fato dos pinguins ficarem por milhares de anos navegando na maior parte deste tempo e distante de seu local de origem e retornarem à sua colônia, com um erro de apenas cerca de 500 metros para sua reprodução. Muitos dizem que eles têm esta precisão pois se orientam pelo Sol, valendo-se do relógio biológico que os guia na direção certa apesar da mudança aparente da posição do astro nas várias estações. Outros acreditam que eles reconhecem marcos geográficos familiares ou mesmo utilizam de um processo de marcação magnética ainda cientificamente não confirmado.

Tipos de Imãs mais Conhecidos!
O imã de neodímio é considerado o mais potente material magnético permanente de que temos conhecimento. Também é muito acessível, tornando-se adequado para inúmeras aplicações. A composição química de um ímã de neodímio é Nd2 Fe14 B, o que significa existem dois átomos de neodímio, catorze átomos de ferro e um de boro. Um ímã de neodímio é um elemento raro, ou seja composto de metal raro, contrastando com os imãs convencionais de ferrite e cerâmica que são mais conhecidos por todos. 

Os ímãs de neodímio são os maiores ímãs provindos de terras raras. A força de seu campo magnético nos pólos pode variar de pouco menos de 1 tesla (T) e podendo atingir até 1,5 T. Uma desvantagem deste tipo de imã é que seu campo magnético perde sua intensidade quando submetido a altas temperaturas por isso pode prejudicar aplicações quando submetidos a temperaturas elevadas.

Por ser muito potente, um imã de neodímio de tamanho pequeno pode suspender um pedaço de ferro pesando dezenas de quilos. Aqueles que são maiores ou do tamanho de uma bola de golfe podem ser extremamente perigosos, danificando cartões de crédito, movendo objetos de metal de lugar e, potencialmente, causando lesões corporais, se usados sem o devido cuidado. Eles podem promover fenômenos muito curiosos como levitação diamagnética e por isso são muito usados para lazer podendo levitar objetos e até animais de pequeno porte.

O Magnetismo Terrestre e as Migrações dos Pássaros!
Já afirmamos que a Terra possui um pequeno campo magnético que é muito utilizado para a vida animal, inclusive do homem. Além dos humanos, que usam a bússola para guiar as embarcações e aviões, também outras espécies animais utilizam o magnetismo terrestre para realizar grandes migrações, como acontece com os pássaros e as tartarugas.

Ainda não sabemos com muita precisão, como muitas aves conseguem se orientar por um campo magnético tão fraco. A teoria mais aceita é que os fótons da luz solar seriam responsáveis por excitar proteínas presentes na retina do olho de alguns pássaros, os chamados criptocromos. Em outras palavras, os fótons fariam com que os elétrons fossem transferidos entre duas moléculas da proteína. Desse processo, resultariam duas moléculas de radicais livres, tendo cada uma, um elétron não emparelhado (com spins opostos).

No inverno, as andorinhas abandonam os locais frios, a procura de alimentação farta e migram para locais mais amenos e no final do inverno voltam em bandos barulhentos à sua região natal, anunciando que a primavera está chegando. Pesquisadores dizem que várias espécies de aves migratórias utilizam o campo magnético terrestre para direcionar seu voo. Sabe-se que algumas espécies voam a grandes distâncias e depois de algum tempo retornam ao mesmo ninho e local para se reproduzirem.

Existem muitos estudos, inclusive aqui no Brasil que apontam que muitos pássaros usam de alguma forma, ainda não comprovada, esses sinais que seriam captados dos campos magnéticos presentes no planeta, para se orientarem em seus voos e que vale a pena pesquisar.
Somente para ilustrar isso, informamos que os mecanismos de evolução desenvolvidos por esses animais foram capazes de desenvolver uma sofisticada ferramenta para a detecção de um efeito tão sutil, mas de fundamental importância para a garantia da continuação das espécies e da vida destes importantes, curiosos e importantes animais.   

CONCLUSÃO!  
Observamos neste artigo como o campo magnético produzido na terra e os imãs são extremamente importantes em todos os sentidos da vida humana e até dos animais na face do nosso planeta. Sabemos também que os imãs de maior potência podem causar acidentes e rupturas nas estruturas, provocando certos prejuízos, quando não forem utilizados corretamente e com os devidos cuidados pertinentes. Mas, no geral ele promove muito mais benefícios do que prejuízos por seu uso inadequado ou mau uso.

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