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Atividades com Ímãs
(Série A - ATIVIDADE #6 - De que modo a Terra age como um ímã?)

Prof. Luiz Ferraz Netto [Léo]
leobarretos@uol.com.br

Você notou que seus objetos imantados, postos sobre e plataforma giratória nas Atividades 2 e 3, se orientavam na direção norte-sul. Você sabe que a agulha de uma bússola sempre se orienta na direção norte-sul. Este comportamento dos objetos imantados, livres para girar, é conhecido há milhares de anos, mas as razões verdadeiras porque isto acontece são conhecidas há mais de 300 anos.
Em 1690 Sir William Gilbert, o físico da corte da Rainha Elizabeth, fez a impressionante descoberta de que a Terra age como um gigantesco ímã. Antes disso todos tipos de explicações foram dadas para a propriedade da bússola de apontar para o norte. Acreditava-se, entre outras tantas hipóteses, que a causa disto fosse um 'poder de atração' da Estrela Polar.

Naturalmente, é preciso entender que a bússola não aponta diretamente para o norte verdadeiro de todas as partes da Terra --- não aponta para o Norte Geográfico. Colombo descobriu isto a caminho da América, para consternação de seus marinheiros supersticiosos. Ele e seus pilotos notaram, a milhares de quilômetros da terra natal, que a agulha da bússola deixou de apontar para a Estréia Polar. A tripulação pensou que os deuses furiosos estavam interferindo na bússola e que a expedição estava destinada à destruição. Colombo acalmou o medo dos marinheiros dizendo-lhes que a bússola os estava guiando corretamente, mas a própria Estrela Polar se movia lentamente, seguindo um curso regular pelo céu. Seus homens, tendo grande confiança em seus conhecimentos astronômicos, acreditaram em sua explicação.

Mais tarde ficou-se sabendo que esta incapacidade da bússola de apontar para o norte, a não ser de alguns pontos especiais sobre a superfície da Terra, deve-se ao fato de que os pólos magnéticos Norte e Sul estão localizados a muitos quilômetros de distância dos verdadeiros pólos geográficos Norte e Sul  da Terra (figura 1). A atividade a seguir ajudará a compreender mais alguma coisa a respeito da Terra atuando como um ímã.

Se uma grande folha de papel pudesse ser estendida sobre toda a Terra, e se fizéssemos com que limalha de ferro muito fina chovesse sobre a mesma, você pode imaginá-la formando, em escala gigantesca o mesmo tipo de desenho que você obteve na Atividade 4, com o ímã e a folha de papel. Veríamos o grande labirinto de linhas de força, invisível, partindo do pólo norte magnético, perto da baia de Hudson e se estendendo, geralmente, para o sul em direção ao pólo sul magnético, ao sul da Austrália.
Talvez o
Globo Terrestre existente em sua sala de aula tenha assinalados os pólos magnéticos.

Os navegadores e exploradores aprenderam que as linhas de força, no Equador, se estendem paralelamente à superfície da Terra, exatamente como aquelas que ficam próximas ao meio do imã. (figura 2). Mas, à medida que você se dirige para o pólo Norte, o N da agulha da bússola apontará cada vez mais em direção à Terra e, à medida que você caminhar em direção do Pólo Sul essa extremidade N apontará cada vez mais para longe da Terra.

Demonstração 1 — Você pode realizar uma experimentação convincente (figura 3), para demonstrar este efeito. Coloque um objeto imantado, de vários centímetros de comprimento (um ímã em forma de barra, por exemplo), sobre uma folha de papel e coloque uma bússola de bolso próxima à extremidade norte. Veja que o pólo N da bússola aponta para o ímã. Agora, lentamente, mova a bússola ao longo do papel, até a extremidade oposta e note a mudança na direção da agulha da bússola nas diferentes posições que toma. O próximo experimento permitirá que você veja o quanto a agulha se inclina em direção à Terra na localidade em que mora.

Demonstração 2 — Se qualquer objeto imantado, tal como uma agulha de aço para tricô, for suspenso por um barbante, em equilíbrio perfeito, ele girará, colocando-se na posição norte-sul, como era de se esperar, mas, também inclinará sua extremidade norte em sentido à superfície da Terra, formando um determinado ângulo.  O grau de inclinação difere de uma localidade para outra, ao norte ou ao sul. A razão disto deve estar clara a esta altura já que todas as atividades que você realizou até aqui indicam que a agulha magnética de uma bússola toma sempre uma "direção paralela à direção das linhas de força magnética" (veja Nota, a seguir). O grau de inclinação da agulha da bússola em relação à terra é conhecido como ângulo de inclinação magnética.

Nota: Outro modo de dizer isso é: a agulha da bússola sempre toma a direção da tangente geométrica à linha de força no ponto considerado. No Rio de Janeiro, por exemplo, a agulha da bússola teria a extremidade Sul apontando em direção à terra, formando um ângulo de cerca de 30o.

É fácil fazer uma bússola que se inclina; uma bússola de inclinação. Compre numa loja de armarinhos uma agulha de aço para tricô. Passe a agulha pelo eixo central de uma rolha (figuras  4 e 5). Enfie na parte lateral da rolha as pontas de dois  pregos finos (alfinetes), à altura da agulha de tricô e perpendiculares à mesma. Ajuste a agulha, puxando-a para a frente  e para trás, até que ela se equilibre, por meio dos preguinhos, sobre as bordas de dois copos. Quando a agulha estiver perfeitamente equilibrada na horizontal, imante-a e recoloque-a sobre os copos, na direção norte-sul geográfica. Se o seu trabalho foi feito com exatidão, o pólo Sul da agulha deverá inclinar-se em direção ao solo (se você mora no Hemisfério Sul, assim como eu), o suficiente para indicar o ângulo de inclinação da localidade em que você mora.

Você aprendeu, com este estudo, de que modo a Terra age como um imenso imã. Você aprendeu onde estão localizados seus pólos. Você aprendeu porque a bússola se desvia do norte verdadeiro em quase todos o pontos da Terra e aprendeu também o significado de inclinação magnética. Você compreenderá melhor estes fatos à medida que continuar seus estudos de Ciências no Ensino Médio. Você está tendo aulas de laboratório de Física, Química e Biologia?

Navegando pela Série A
1. Como podemos fazer um ímã usando outro ímã?
2. Como agem os pólos de um ímã?
3. Como construir bússolas magnéticas?
4. O magnetismo passa através dos corpos?
5. Qual a natureza dessa 'força invisível' que cerca um ímã?
6. De que modo a Terra age como um ímã?
7. A Terra imanta os objetos?
8. Algumas demonstrações curiosas com ímãs.
9. Como fabricar ímãs usando uma pilha comum?

 

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