O que acontece se cortarmos um íman em barra ao meio?

Quando tens um íman em forma de barra na mão e te perguntas: o que acontece se cortares um íman em forma de barra ao meio? Ficas com um único polo norte de um lado e um polo sul solitário do outro?

Eis a resposta curta: N.º.

Quando se corta um íman em barra ao meio, não se separam os pólos. Em vez disso, obtêm-se dois ímanes novos em folha e totalmente funcionais. Cada pedaço desenvolve instantaneamente o seu próprio pólo norte e pólo sul na superfície recém-cortada.

É um pouco como cortar uma minhoca ao meio. (Só que, como sabes, é muito menos sujo.)

Neste guia, na qualidade de profissional ímãs em barra personalizados fabricante, vou explicar detalhadamente o que acontece, PORQUE é que acontece e quais são os erros mais comuns que as pessoas cometem a este respeito.

Parece-te bem? Vamos lá começar.

O que acontece se cortarmos um íman em barra ao meio?

Cortar um íman ao meio nunca isola um único pólo. Nunca.

Por mais vezes que o cortes, cada pedaço acaba por ter dois pólos. Um a norte. Outro a sul.

Eis o que vais realmente levar contigo:

• Dois ímanes mais pequenos (não dois “meios ímanes”)
• Novos postes que se formam instantaneamente na superfície de corte
• Ligeiramente mais fraco força magnética por peça (falaremos mais sobre isso mais tarde)
• O mesmo comportamento básico tal como o íman original

Essa é a ideia geral. Mas a direção em que se corta é MUITO importante para a forma como as duas peças interagem. Deixa-me explicar.

A forma como se corta o íman muda tudo

Esta é a parte que a maioria das pessoas não percebe.

O comportamento das duas metades depende inteiramente de como corta-os. Há duas formas de cortar um íman em barra, e estas dão-lhe resultados completamente diferentes.

1. Corte transversal (perpendicular ao comprimento)

Quando se corta um íman em barra ao meio — perpendicularmente ao seu comprimento — obtêm-se dois mais curto ímãs.

E aqui está a parte mais fixe:

As extremidades recém-expostas têm polaridades opostas. O que significa que, se tentares voltar a juntar as duas metades, elas encaixam-se facilmente no lugar.

Eles atraem-se mutuamente.

Porquê? Porque a face recém-cortada de uma das peças torna-se o polo sul, e a face correspondente da outra peça torna-se o polo norte. Os pólos opostos atraem-se.

E assim, voltam a ficar juntos como se nada tivesse acontecido.

2. Corte longitudinal (paralelo ao comprimento)

É aqui que a coisa fica estranha.

Se cortares um íman em barra no sentido do comprimento — do Polo Norte até ao Polo Sul — são dois mais magro, ímanes de comprimento total.

Mas, desta vez, as duas faces adjacentes partilham o mesma polaridade.

O resultado? Repelem-se mutuamente.

Adoro esta pergunta de um leitor chamado Michael, que deixou cair o seu íman em barra e este partiu-se no sentido do comprimento:

“Não voltaria a encaixar porque se partiu no sentido do comprimento. Se as hastes estavam alinhadas antes de se partirem, o que é que mantinha o íman unido, para começar? Se agora se repelem, por que razão não o faziam antes de se partir?”

Ótima pergunta.

A resposta é simples: antes de o íman se partir, o resistência física do material era suficientemente forte para manter unidas essas forças repulsivas. Os átomos estavam, literalmente, ligados num único bloco sólido.

Assim que se quebra essa ligação? A repulsão toma conta e as peças afastam-se umas das outras.

Dica de profissional: Se alguma vez deixar cair um íman de neodímio e este se partir, a fratura ocorre normalmente paralelamente ao eixo magnético. É por isso que o pedaço partido quase nunca se encaixa de novo.

Por que é que isto acontece, afinal?

Muito bem, agora já sabes O QUE acontece. Vamos falar sobre o PORQUÊ.

Para compreender isto, é preciso saber o que é algo chamado domínios magnéticos.

Tudo gira em torno dos domínios magnéticos

A situação é a seguinte:

Cada íman é composto por milhões de regiões minúsculas e microscópicas chamadas domínios magnéticos. E cada domínio funciona como se fosse um minúsculo íman, com os seus próprios pólos Norte e Sul.

Num pedaço de ferro comum, todos estes domínios apontam em direções aleatórias. Anulam-se uns aos outros. Por isso, o que se obtém é… nada. Apenas um pedaço de metal qualquer.

Mas, num íman em forma de barra, acontece algo especial:

Todos os domínios estão alinhados na mesma direção.

Quando todos os domínios apontam na mesma direção, as suas forças magnéticas somam-se. E PÁ — já tens um íman forte e permanente.

Então, o que acontece quando se corta?

Quando se corta o íman ao meio, esses domínios internos manter-se perfeitamente alinhado. Não entram repentinamente em modo de codificação aleatória nem se reiniciam.

As áreas na superfície recém-exposta criam simplesmente um novo polo.

É por isso que cada fragmento — por mais pequeno que seja — mantém um polo norte e um polo sul. O alinhamento está intrínseco ao próprio material.

Isto também se aplica a ímanes de todas as formas. Ímanes em barra, anéis, em forma de ferradura… corte qualquer um deles e continuará a obter ímanes dipolares padrão, com dois pólos cada.

É possível reduzir um íman a um único átomo?

Eis uma questão que considero absolutamente fascinante:

Se continuares a cortar um íman ao meio… vezes sem conta… acabas por chegar a um único átomo com um pólo norte e um pólo sul?

Muitos livros didáticos de física dão a entender que é possível continuar a cortar indefinidamente e obter sempre dois pólos.

Mas isso não está bem assim.

O Limite Superparamagnético

A verdade é esta: tu não pode reduzir um íman a um único átomo e manter o seu magnetismo.

Podes cortar um íman de 10 cm até ficar com 5 cm. Depois, até 2,5 cm. E, por fim, até algumas centenas de micrómetros. E continuará a ser um íman durante todo o processo.

Podes até cortá-lo ao tamanho de um domínio único — com alguns milhares de átomos de diâmetro. (Na verdade, é assim que os dados são armazenados no seu disco rígido.)

Mas e se for ainda mais pequeno do que isso?

As coisas ficam estranhas.

A partir de um determinado tamanho minúsculo, a energia que mantém esses momentos magnéticos na sua posição desce abaixo do energia térmica à temperatura ambiente. Os pólos começam a inverter-se a um ritmo alucinante — de norte para sul e vice-versa — mais depressa do que se consegue pestanejar.

Nessa altura, o seu “ímã” deixa de ser um íman permanente. Os cientistas chamam a isto o limite superparamagnético.

Conclusão? É possível reduzir um íman a algumas centenas de átomos e continuar a ter um íman. Mas, se for além disso, volta a ser apenas um pedaço de metal.

(Curiosidade: esta mesma questão tem a deixar os principais investigadores da área do magnetismo em todo o mundo a coçar a cabeça. Por isso, se isto te deixar um pouco confuso, estás em boa companhia.)

E quanto aos monopólos magnéticos?

Talvez estejas a perguntar-te:

Se conseguíssemos isolar apenas um único pólo, teríamos algo chamado monopolo magnético — uma partícula com apenas UM pólo magnético.

Os físicos que trabalham nas Teorias da Grande Unificação já previram, de facto, que estas poderiam existir.

Mas a questão é esta: nunca ninguém detectou um. E não vais, de certeza, conseguir criar um partindo um íman em barra ao meio na tua garagem.

Os pólos magnéticos, tanto quanto sabemos, aparecem sempre em pares.

Cortar um íman faz com que este perca a sua força?

Sim — mas provavelmente não da forma que pensas.

Quando se corta um íman, cada pedaço individual será ligeiramente mais fraco do que o original. Isso deve-se ao facto de cada peça ter agora menos material e um volume menor de domínios alinhados.

Eis um breve resumo do que podem esperar:

• Ímanes grandes e grossos: Cada peça continua a ser magnética, mas com um pouco menos de força.
• Ímanes pequenos: O corte reduz a resistência global, mas as peças continuam a ser magnéticas.
• Ímanes de terras raras (como o neodímio): Estes podem perder uma parte significativa da sua resistência, especialmente se forem cortados de forma inadequada. Além disso, são extremamente frágeis.

Então, não... perder o magnetismo. Basta distribuí-lo por dois ímanes mais pequenos.

Algumas palavras sobre segurança

Se estás mesmo a pensar cortar um íman, não pegues simplesmente numa serra de metais e comeces a cortar à toa.

Algumas coisas a ter em conta:

• Use equipamento de proteção. É obrigatório usar óculos de proteção e luvas. Os fragmentos de íman podem ser afiados.
• Utilize as ferramentas adequadas. Uma serra com lâmina de diamante ou um cortador a laser permite obter cortes limpos sem comprometer as propriedades magnéticas.
• Presta atenção aos fragmentos. Podem formar-se pequenos fragmentos que podem ser projetados pelo ar. Manipule-os com cuidado.

Os ímanes fortes (especialmente os de neodímio) também podem unir-se com uma força surpreendente. Por isso, mantenha os dedos afastados.

Conclusão

Então, voltemos ao ponto de partida.

O que acontece se cortarmos um íman em barra ao meio? Não obtemos um polo norte ou um polo sul isolado. O que obtemos é dois ímanes completos, mais pequenos, cada um com o seu próprio polo Norte e Sul.

Se o cortarmos transversalmente, os pedaços atraem-se. Se o cortarmos longitudinalmente, repelem-se. E por mais vezes que o cortemos, esses domínios magnéticos continuam a fazer o seu trabalho — pelo menos até chegarmos à escala atómica, onde as regras mudam completamente.

É uma daquelas perguntas simples que acaba por ter uma resposta surpreendentemente profunda.

E agora? Já sabes exatamente o que se passa.