Figuras geométricas com ímãs

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Objetivo
Um interessante 'brinquedo' magnético. Recomendável para as Feiras de Ciências e Exposições Científicas.

Montagem
Coloque água numa bacia plástica que tenha o formato ilustrado (bordas mais salientes que o fundo). Imante 10 agulhas de costura (5 cm de comprimento) esfregando-as em um ímã permanente ou colocando-as, amarradas juntas, no interior de uma bobina alimentada com corrente contínua (veja método de imantação no projeto 27 dessa Sala).

Passe cada agulha pelo diâmetro de uma bolinha de isopor, do tamanho de bolinhas de gude.

Coloque dois desses ímãs-flutuadores na água e eles irão se repelir. Ajuste o nível da água na bacia de modo que as pontas das agulhas toquem na parte abaulada da bacia, para impedirem que cheguem às margens (situação em que a tensão superficial pode atrapalhar a experiência).

Coloque um longo ímã cilíndrico verticalmente, suspenso bem no meio da bacia e acima da superfície livre. Observe que o pólo inferior desse ímã suspenso verticalmente é de 'nome contrário' aos pólos superiores das agulhas flutuantes; na ilustração acima, S para o ímã suspenso e N para as extremidades superiores das agulhas.
A experimentação dirá qual a altura adequada h que dará maior ou menor afastamento entre as agulhas flutuantes. Ajustando-se essa altura h e colocando na bacia 3, 4, 5, ... imãs-flutuadores, você obterá  as seguintes configurações:

A explicação para tais configurações é simplesmente 'jogo' de forças magnéticas sobre as agulhas flutuantes; em cada agulha em equilíbrio a resultante dessas forças deve ser nula. Numa dada agulha devem ser considerados: peso, empuxo, força magnética proveniente do ímã suspenso e forças magnéticas devidas às outras agulhas.