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As bússolas

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

Introdução
Aqui propomo-nos a um resumo didático sobre as bússolas. O 'histórico' sobre elas é envolvente; vale uma pesquisa acurada.
Dependendo do princípio sobre o qual baseiam seu funcionamento, as bússolas se classificam em:
a) magnéticas; b) repetidoras; c) à indução terrestre; d) giroscópicas; e) telebússolas giromagnéticas; f) à luz solar; g) eletrônicas.

a) Bússola magnética
Desfruta a propriedade de uma agulha magnética de indicar a direção do meridiano magnético; é essencialmente constituída por uma caixa (não ferromagnética) contendo uma agulha magnética (ou um sistema de agulhas magnéticas), que podem girar em torno a um eixo vertical, suspenso a uma ponta de suspensão e contrabalanceado de modo que seu eixo magnético seja horizontal(*). A caixa das bússolas magnéticas pode conter ar (bússola a seco), ou conter líquido (bússola a líquido).
 

Segundo o emprego as bússolas magnéticas recebem diferentes denominações: topográfica, de mineração, náutica, de declinação, de inclinação, geológica.
(*) Devido a este contrabalanceamento local (feito no local de sua produção) é preciso tomar cuidado na hora da compra deste equipamento. Bússolas balanceadas no país de origem podem se apresentar desbalanceadas aqui no Brasil, assim, com a bússola colocada na horizontal a agulha inclina e toca o fundo da caixa, tornando-se inútil!

A bússola topográfica é um instrumento fixado sobre o eixo de um tripé, em torno do qual pode girar livremente, conservando sempre a sua posição horizontal. Pode também ser dotada de uma luneta e de um círculo vertical para a medida dos ângulos zenitais; serve para as operações topográficas, para medir azimutes magnéticos, ângulos de inclinação, para levantamentos planimétricos rápidos, etc. Alguns teodolitos (mais antigos) possuem a tal bússola acoplada à sua estrutura, como é o caso do teodolito de trânsito. Do acervo do MAST colhemos a seguinte ilustração:

A bússola de mineração é um instrumento usado nas pesquisas de minerais fortemente magnéticos. É essencialmente constituída de uma curta agulha magnética, contida em um estojo cilíndrico de latão, cujas paredes são providas de graduação, sobre a qual se lê a inclinação da agulha em relação ao horizonte; a agulha é suspensa de modo a poder dispor-se na direção do campo magnético local.

A bússola náutica (ou de rota) é uma bússola especial, formada de uma caixa de cobre ou de latão, contrabalanceada com chumbo e suspensa de modo a manter sempre a posição horizontal, qualquer que seja o movimento da nave (suspensão Cardan). Sobre o fundo da caixa em posição central, está fixado um eixo vertical, sobre o qual gira a agulha magnética, fixada a um disco que possui a rosa dos ventos. Para evitar perturbações, produzidas pela massa metálica do navio, dispõem-se, em torno da bússola, massas de ferro, geralmente de forma esférica (compensação magnética). Na direção da proa, a caixa da bússola possui uma linha vertical (linha fiel ou fiel), que corresponde exatamente ao eixo do navio.

A bússola de declinação, serve para medir a declinação magnética, isto é, o ângulo que o meridiano magnético forma com o meridiano astronômico. É sinônimo de declinômetro.

A bússola de inclinação serve para medir a inclinação magnética, isto é, o ângulo que forma com a horizontal uma agulha magnetizada móvel, no plano do meridiano magnético. É sinônimo de inclinômetro.

A bússola geológica é empregada para medir os valores angulares relativos à direção, imersão e inclinação de camadas. É essencialmente constituída de um basamento retangular, sobre o qual se fixa a bússola magnética. Os lados longitudinais do basamento são paralelos à linha NS do quadrante, sobre o qual os pontos W(O) e E(L) são mudados de posição. O quadrante é provido de uma graduação externa de 0° a 360° para a leitura dos ângulos azimutais e de uma graduação interna de O a ± 90°, sobre a qual desliza o indicador de um pêndulo (clinômetro), para a leitura dos ângulos zenitais. A medida do valor azimutal da direção, (referido a N magnético) efetua-se dispondo-se a bússola horizontalmente com o lado longo do basamento fixado no plano da camada. O valor do ângulo de inclinação da camada é lido diretamente sobre o indicador do clinômetro, dispondo em vertical a base da bússola, ao longo de uma linha de máxima inclinação.

b) Bússola repetidora
É um tipo particular de bússola, no qual a rosa de leitura não é diretamente orientada pelo campo magnético, mas está submetida, mediante dispositivos de vários gêneros, à rosa de leitura de uma bússola magnética.

c) Bússola à indução terrestre
O seu princípio de funcionamento é baseado na variação da indução eletromagnética causada pela presença do campo magnético terrestre. Muito conhecida é a bússola Guerra, cujo elemento sensível é constituído de dois transformadores idênticos, de núcleos retilíneos, sustentados por um eixo vertical ligado a um servomotor.

d) Bússola giroscópica
Baseia-se na propriedade de inércia ou da estabilidade do eixo giroscópico (efeito giroscópio). O plano horizontal relativo a um observador O (ilustração acima), situado na latitude
j, está submetido, por efeito da rotação terrestre w, a duas rotações resultantes da decomposição do vetor w, segundo a direção da vertical CO, da linha meridiana NS, que passa por O. A rotação em torno da vertical vale w.senj; a rotação em tomo da linha meridiana vale w.cosj). Um giroscópio, colocado em O, com o eixo de rotor vinculado a permanecer no plano horizontal, portanto, coincidente com a linha EW, e livre para rodar em torno de um eixo vertical, está submetido, por efeito de w.cosj, a um momento de precessão que tende a alinhar o eixo do rotor na direção NS. Desse modo o eixo do rotor indica a direção do N. É evidente que a bússola giroscópica tem um limite de funcionamento no próprio princípio sobre o qual se baseia. O binário que provoca a precessão é com efeito nulo, quando w.cosj é igual a zero, isto é, quando o observador está à latitude de 90°. Na prática, tal tipo de bússola é ineficaz em zonas de altas latitudes, onde a força w.cosj resulta mínima. 

e) Telebússola giromagnética
Usada na navegação aérea. É um instrumento composto de um elemento magnético, baseado no princípio da indução eletromagnética (revelador), de um direcional giroscópico e de um sincronizador. O revelador, montado em uma extremidade alar ou de uma outra maneira desde que afastado das massas magnéticas de bordo (de onde a denominação bússola à distância ou telebússola), é um complexo eletromagnético que traduz o fluxo magnético terrestre em corrente elétrica que é enviada ao sincronizador. Este último, ligado ao sistema de precessão do direcional giroscópico, mantém constantemente sincronizado o eixo do giroscópio, com a direção do meridiano magnético fornecida pelo revelador. Toda vez que a direção do eixo giroscópico, tende a deslocar-se da direção do referido meridiano, por efeito de variações de proa, o sincronizador é percorrido por uma corrente que, devidamente amplificada, aciona o sistema de precessão e posiciona o eixo do giroscópio paralelo à direção do meridiano magnético. Simultaneamente, o quadrante do instrumento, que é ligado ao direcional giroscópico, gira indicando os valores da proa do avião.

f) Bússola à luz solar
Baseia-se no princípio de que a luz solar é parcialmente polarizada; assim, sendo a polarização máxima em direção perpendicular ao raio incidente do sol, é possível obter pelo plano de polarização a direção do sol. Dá ótimos resultados no crepúsculo e também quando o sol está a diversos graus sob o horizonte, desde que seja visível a zona zênite. Compõe-se essencialmente de um analisador, para determinar o plano de polarização da luz, de um círculo azimutal, para a indicação do azimute do sol, e de um relógio que faz rodar o índice de 360° em 24 horas, em sincronismo com o movimento aparente do sol.

g) Bússola eletrônica
É constituída de um tubo eletrônico, no qual o feixe emitido focaliza-se sobre uma tela fluorescente (ilustração acima). Sob a influência de um campo magnético, convenientemente disposto, o feixe se curva, e a mancha luminosa se desloca do centro da tela. Supondo-se que o tubo esteja em posição tal que seu eixo seja vertical, e o canhão eletrônico de características tais que o feixe possa ser curvado sob a ação da componente horizontal do campo: se o feixe se desvia para Este, a mancha luminosa vai sobre a tela P1P2; o ponto P2 está exatamente a Este; o plano OP1P2 é normal ao plano das linhas de força magnética (regra de Ampere). Se a tela tem uma rosa cujo diâmetro seja da ordem de grandeza P1P2 = a, a mancha serve de índice. Para uma boa precisão de leitura, é necessário que o desvio seja o maior possível. Este depende do comprimento do tubo e da tensão do campo acelerador que determina a velocidade v dos elétrons de carga e de massa m, sujeitos a um campo magnético horizontal H por uma força F = e.v.H.
 


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