Ioiô magnético

Descrição

Quando largamos o disco sobre o trilho, ele "gruda" no arame porque a pastilha magnética (imã), colocada entre os eixos de ferro, magnetiza esses eixos.

Quando apontamos o trilho para baixo, o disco desce rolando porque a força magnética entre os eixos e o arame é suficiente para impedir que o disco escorregue sobre o arame, mas não tão forte que impeça o disco de descer rolando.

Ao fim do trecho mais estreito o disco poderia cair, pois tem início o trecho mais largo em que a distância entre os arames do trilho é maior que a distância entre as extremidades dos eixos. Entretanto, a força magnética é superior ao peso do disco e mantém seu eixo preso ao arame.

Como o disco desce "no embalo", continua rodando, o que faz com que ele, em vez de cair, comece a subir preso à parte inferior do trilho. E assim sucede quantas vezes você conseguir fazer o disco subir e descer no arame: vai e volta igualzinho a um ioiô convencional.

O que a gente chamou de "embalo", em ciências a gente chama de inércia.

Inércia é a tendência que tem um corpo de permanecer como está, se nenhuma outra força agir sobre ele. No caso do ioiô magnético, o disco estava rolando e rolando continuou. Como este "embalo" de nosso ioiô se dá em rotação (em giro), ganha o nome de inércia de rotação.

Duas forças atuam o tempo todo sobre o disco do nosso ioiô magnético: a força magnética que mantém o eixo do disco "grudado" no arame, e o peso do disco que puxa para baixo ao longo de seu movimento.

Podemos, então, dizer que o disco desce por um lado do trilho e sobe pelo outro devido a três fatores:

O seu peso, que o puxa para baixo.
A força magnética, que mantém os eixos do disco presos ao arame do trilho e que faz o disco rolar em vez de escorregar.
A inércia de rotação do disco, que faz com que ele suba rolando. [1]

[1] Texto extraído de Ioiô Magnético. In: Brinca ciência. Volume 2, pp. 54. Adriana Klisys, Anne Acarinci, Aníbal Fonseca e Bele Sonci.

Conceitos e Princípios Físicos Abordados

Pode-se abordar força magnética, campo magnético, energia potencial gravitacional, energia cinética rotacional, energia cinética translacional e transformações de energia.

Materiais utilizados

Material industrializado, construído pela Ciência Prima - Fábrica de Ciências, composto por:

1 disco de resina plástica de 5 cm de diâmetro;
1 anel de borracha;
1 pastilha magnética de 6 mm de diâmetro (imã de neodímio);
2 tarugos de ferro de 15 mm de comprimento;
1 trilho de arame;
1 cabo plástico com dois pequenos orifícios.

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