SOS Física: Magnetismo

Material
1 ímã
2 agulhas
1 prato fundo
1 pedaço de madeira
1 pedaço de pano
1 pedaço de vidro
1 pedaço de isopor 1 pedaço de papel 1 borracha
1 tampinha de caneta pregos ou tachas Experiência
Para autoavaliação responda as perguntas em negrito
Parte I - Observando ímãs
1) Relacione os objetos que são e que não são atraídos pelo ímã.
2) Coloque uma folha de papel entre o ímã e uma tacha. O ímã atrai a tacha ?
3) Repita o procedimento anterior para a madeira, pano e vidro. Com estes materiais, o ímã continua atraindo a tacha ?
4) A força com que um ímã atrai determinados corpos é sempre a mesma ? Depende de algum fator ? Qual ? Explique.
Parte II - Imantando uma agulha
1) Esfregue várias vezes uma das extremidades da agulha numa das extremidades do ímã.
2) Coloque água no prato. A seguir, coloque um pedaço de papel para boiar e coloque a agulha sobre o papel (Fig. 1).
Figura 1: Agulha sobre o papel em um prato com água

3) Gire a agulha e verifique se ela teima em ficar apontando sempre para o mesmo lado. Se isto não ocorrer, a agulha não está imantada. Afaste os objetos de metal próximos do prato.
4) Colocando a agulha para boiar, o que acontece com ela se aproximarmos um ímã de uma de suas extremidades ?
5) Compare a direção em que sua agulha fica com as outras equipes. Qual direção a sua e outras equipes obtiveram? Para qual ponto cardeal ela está apontando ?
6) Imante uma segunda agulha, e coloque para boiar juntamente com a primeira. O que acontece com as agulhas ? Elas se unem ou se separam ? Explique.
Respostas Parte 1
Complementação teórica
Materiais Magnéticos e não magnéticos
Os ímãs tem duas extremidades denominadas de "polo sul" e "polo norte", simplesmente representados pelas letra N e S. Imaginemos, agora, dois ímãs encostados como mostra a figura 2. Neste caso, os dois ímãs se comportam como um ímã grande. Podemos prosseguir construindo, através de emendas, ímãs de tamanho cada vez maior. Por outro lado, podemos fazer o contrário, ou seja, quebrar um ímã transformando-o em dois.

Figura 2: Encostando dois ímãs

Se continuarmos dividindo os pedaços obteremos imãzinhos cada vez menores. Até quando podemos fazer isto ? O limite desta divisão são peças de tamanho microscópico chamadas de "domínios magnéticos", sendo este o ponto a que podemos chegar. Para entendermos o que se passa no interior de um domínio magnético precisaríamos nos aprofundar no estudo da Física Atômica.
A maioria dos corpos não possui domínios magnéticos - são corpos não magnéticos, Entretanto, o ferro e o níquel (este em menor escala) têm estes domínios magnéticos. São os corpos magnetizáveis ou "ferro magnéticos". Repare que nossas experiências todos os corpos que foram atraídos pelo ímã eram constituídos de ferro.
O que acontece na magnetização ?
O ferro não magnetizado tem os seus domínios magnéticos distribuídos de forma caótica (Fig. 3). Se colocarmos este pedaço perto de um ímã grande, todos os domínios se orientam e o pedaço funciona como ímã.

Figura 3: Ferro não magnetizado e magnetizado

E se afastarmos o ímã externo ?
Há duas possibilidades:
1. Se for ferro puro, o pedaço volta ao estado caótico - não é mais um ímã.
2. Se for aço ou ferrite (cerâmica), criamos um ímã permanente.
No primeiro caso, denominamos o material que volta ao seu estado natural (caótico) de material magneticamente macio. No segundo caso, os materiais são denominados magneticamente duros.
Temos exemplos de materiais magneticamente duros em nossas casas. Por exemplo, uma tesoura (feita de aço) ao entrar em contato com um ímã torna-se um outro ímã. A agulha que utilizamos em nossa experiência tembém é outro exemplo. Porém, também pode ocorrer o contrário, ou seja, ímãs permanentes perdem seu poder de magnetização. Isto pode ser feito através de um golpe ou alta temperatura.
Os melhores ímãs para nossa experiência são pequenos ímãs em barra, que tem os polos nas extremidades. Existem também ímãs em forma de ferradura. Os mais fáceis de serem encontrados são pastilhas utilizadas em fechos magnéticos de armários, portas de geladeira e brinquedos. Estes ímãs tem os polos nas faces laterais e são geralmente os mais fortes, pois são de ferrite, uma cerâmica especial na fabricação de ímãs. Para se obter estes últimos ímãs basta comprar o fecho magnético e arrancar o envólucro de plástico com alicate e chave de fenda (Fig. 4).

Figura 4: Em (a) temos ímã em forma de barra; em (b) em forma de ferradura e em (c) em forma de pastilha.

A Terra funciona como um imenso ímã sendo, entretanto, fraco (Fig. 5). O "Sul (S)" magnético deste ímã está próximo do polo norte e o "Norte (N)" magnético próximo do polo sul. Por isto, o norte do ímã da bússola apontará para o "Sul magnético" da Terra o que faz ele apontar o norte geográfico, conforme é o desejo de quem queira usar a bússola para se orientar. Procurar entender bem isto, constitue um bom exercício de raciocínio lógico.