Como funcionam as bússolas

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Uma bússola sempre apontará para o Pólo Norte. 2009

Não importa onde você esteja na Terra, você pode segurar uma bússola na mão e ela apontará para o Pólo Norte. Que coisa incrivelmente legal e incrível! Imagine que você está no meio do oceano, e está olhando ao seu redor em todas as direções e tudo que você pode ver é a água, e está nublado, então você não pode ver o sol ... Como diabos você saberia para que lado ir a menos que você tenha uma bússola para dizer em que direção está "para cima"? Muito antes dos satélites GPS e outras ajudas de navegação de alta tecnologia, a bússola deu aos humanos uma maneira fácil e barata de se orientar.

Mas o que faz uma bússola funcionar da maneira que funciona? E por que ele é útil para detectar pequenos campos magnéticos, como vimos em Como funcionam os eletroímãs? Neste artigo, responderemos a todas essas perguntas e também veremos como criar uma bússola do zero!

Uma bússola é um dispositivo extremamente simples. UMA bússola magnética (ao contrário de uma bússola giroscópica) consiste em um ímã pequeno e leve equilibrado em um ponto de pivô quase sem atrito. O ímã é geralmente chamado de agulha. Uma das pontas da agulha costuma ser marcada como "N", para norte, ou colorida de alguma forma para indicar que aponta para o norte. Na superfície, isso é tudo que existe em uma bússola.

Conteúdo
  1. Campo Magnético da Terra
  2. Criando Seu Próprio Compasso Caseiro
  3. The Gyroscopic Compass

A razão pela qual uma bússola funciona é mais interessante. Acontece que você pode pensar na Terra como tendo uma barra magnética gigante enterrada dentro dela. Para que a extremidade norte da bússola aponte em direção ao Polo Norte, você deve assumir que o ímã em barra enterrado tem sua extremidade sul no Pólo Norte, conforme mostrado no diagrama à direita. Se você pensar no mundo desta maneira, poderá ver que a regra normal de "atração dos opostos" dos ímãs faria com que a extremidade norte da agulha da bússola apontasse para a extremidade sul da barra magnética enterrada. Então, a bússola aponta para o Pólo Norte.

Para ser totalmente preciso, a barra magnética não corre exatamente ao longo do eixo de rotação da Terra. Está ligeiramente inclinado para fora do centro. Esta inclinação é chamada de declinação, e a maioria dos bons mapas indicam qual é a declinação em diferentes áreas (uma vez que muda um pouco dependendo de onde você está no planeta).

O campo magnético da Terra é bastante fraco na superfície. Afinal, o planeta Terra tem quase 8.000 milhas de diâmetro, então o campo magnético tem que percorrer um longo caminho para afetar sua bússola. É por isso que uma bússola precisa ter um ímã leve e um rolamento sem fricção. Caso contrário, simplesmente não há força suficiente no campo magnético da Terra para girar a agulha.

A analogia da "grande barra magnética enterrada no núcleo" funciona para explicar por que a Terra tem um campo magnético, mas obviamente não é isso que está realmente acontecendo. E daí é realmente acontecendo?

Ninguém sabe ao certo, mas existe uma teoria funcionando atualmente. Como visto acima, pensa-se que o núcleo da Terra consiste principalmente de ferro fundido (vermelho). Mas, bem no centro, a pressão é tão grande que esse ferro superquente se cristaliza em um sólido. A convecção causada pelo calor que irradia do núcleo, juntamente com a rotação da Terra, faz com que o ferro líquido mover em um padrão de rotação. Acredita-se que essas forças rotacionais na camada de ferro líquido levam a forças magnéticas fracas em torno do eixo de rotação.

Acontece que, como o campo magnético da Terra é tão fraco, uma bússola nada mais é do que um detector de campos magnéticos muito pequenos criados por qualquer coisa. É por isso que podemos usar uma bússola para detectar o pequeno campo magnético produzido por um fio que carrega uma corrente (veja Como funcionam os eletroímãs).

Agora vamos ver como você pode criar sua própria bússola.

Se você não tiver uma bússola, poderá criar a sua própria da mesma forma que as pessoas faziam centenas de anos atrás. Para criar sua própria bússola, você precisará dos seguintes materiais:

  • Uma agulha ou algum outro pedaço de aço semelhante a um fio (um clipe de papel esticado, por exemplo)
  • Algo pequeno que flutua, como um pedaço de cortiça, o fundo de um copo de isopor, um pedaço de plástico ou a tampa de uma jarra de leite
  • Um prato, de preferência um prato de torta, de 9 a 12 polegadas (23 - 30 cm) de diâmetro, com cerca de uma polegada (2,5 cm) de água nele

O primeiro passo é transformar a agulha em um ímã. A maneira mais fácil de fazer isso é com outro ímã - passe o ímã ao longo da agulha 10 ou 20 vezes, conforme mostrado abaixo.

Se você estiver tendo problemas para encontrar um ímã pela casa, duas fontes possíveis incluem um abridor de lata e um eletroímã que você mesmo faz (veja Como funcionam os eletroímãs).

Coloque sua bóia no meio de seu prato de água, conforme mostrado abaixo.

A técnica "flutuar na água" é uma maneira fácil de criar um rolamento quase sem atrito. Centralize sua agulha magnética no flutuador. Muito lentamente, ele apontará para o norte. Você criou uma bússola!

Uma bússola magnética como a criada na página anterior tem vários problemas quando usada em plataformas móveis como navios e aviões. Deve estar nivelada e tende a se corrigir muito lentamente quando a plataforma vira. Por causa dessa tendência, a maioria dos navios e aviões usa bússolas giroscópicas em vez.

Um giroscópio giratório, se apoiado em uma estrutura oscilante e girado para cima, manterá a direção para a qual está apontando, mesmo que a estrutura se mova ou gire. Em uma bússola giratória, essa tendência é usada para emular uma bússola magnética. No início da viagem, o eixo da bússola giratória é apontado para o norte usando uma bússola magnética como referência. Um motor dentro do giroscópio mantém o giroscópio girando, então o giroscópio continuará apontando para o norte e se ajustará com rapidez e precisão mesmo se o barco estiver em mar agitado ou se o avião estiver em turbulência. Periodicamente, o giroscópio é verificado contra a bússola magnética para corrigir qualquer erro que possa detectar.

Para mais informações sobre bússolas, navegação e tópicos relacionados, verifique os links na próxima página.

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Mais ótimos links

  • Como usar uma bússola
  • Compreendendo e usando uma bússola
  • Entrando no Curso Aprendendo Bússola e Princípios Básicos do Mapa
  • Origem do magnetismo da Terra
  • Laboratório de magnetismo terrestre



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