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.
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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: Viny Matias l IGN Brasil
