Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 12º - Capítulo 28.Problemas - Ex. 84
Na seção , discutimos como um dipolo magnético, tal como uma espira de corrente ou um objeto magnetizado, pode ser atraído ou repelido por um ímã. Use esse raciocínio para explicar por que qualquer um dos pólos de um ímã atrai tanto materiais paramagnéticos quanto materiais ferromagnéticos (inicialmente não magnetizados), porém repele materiais diamagnéticos.
A força que um ímã exerce sobre um objeto é diretamente proporcional ao momento magnético do objeto. Um dado ímã é suficientemente forte para atrair um cubo de ferro recozido com aresta de , mantendo o ferro grudado em um dos seus pólos; ou seja, o ímã exerce sobre o cubo de ferro uma força de baixo para cima igual ao peso do cubo. Se, em vez disso, você tentasse sustentar um cubo de alumínio com aresta de , qual seria a força de baixo para cima exercida pelo ímã sobre o cubo? Como essa força se compara ao peso do cubo? O cubo de alumínio ficaria grudado no ímã? (Sugestão: você precisa usar informações das tabelas e )
Se você tentar sustentar um cubo de prata com aresta de , qual será o módulo, a direção e o sentido da força magnética exercida pelo ímã sobre o cubo? Como essa força se compara ao peso do cubo? O efeito dessa força magnética poderia ser notado?
Passo 1
Respondendo a letra nós temos que o tanto material paramagnético tanto o ferromagnético apresentam uma característica dos momentos magnéticos dos átomos do material a se alinharem paralelamente com o campo magnético imposto sobre elas, de forma a se atrair pelo campo. Já no material diamagnético os momentos magnéticos se alinham de forma antiparalela se repelindo do campo magnético exercido sobre ele.
Passo 2
Para a letra nós teremos que a densidade do alumínio fornecida pela tabela será:
E a densidade do ferro recozido
E pela tabela a suscetibilidade magnética será:
Portanto a força peso necessária para erguer o cubo de ferro será de:
E a força para erguer o peso de alumínio seria:
Só que a força imposta no ferro é tal que:
Pois a força magnética que ergue o ferro é influenciada pelo material (isso é quanto maior a suscetibilidade magnética maior a força magnética).
Logo a força no alumínio seria de:
Essa força não chega nem perto de erguer o alumínio.
Essa força tem uma relação com um peso do cubo de:
Passo 3
Pela tabela a suscetibilidade magnética será de:
Logo a força magnética exercida no cubo de prata será:
Enquanto a força peso do cubo de prata (para uma densidade de ):
Então é uma força bem pouquinha para erguer o cubo, pois lhe falta característica magnética.
A relação será de: