O que acontece se você CORTAR um ÍMÃ ao MEIO?

Esse é um ímã, e ele vai fazer parte de um experimento hoje. Você já se perguntou o que acontece quando um ímã é cortado ao meio? Para entender o porquê de essa ser uma pergunta intrigante, é só olhar para um ímã.

Ele tem dois lados, e cada lado tem um polo magnético diferente. Este aqui é o polo sul, e este é o polo norte. O que vai acontecer com estes polos quando eu cortar o ímã ao meio?

Aqui vão algumas opções. Alternativa A. O ímã para de funcionar como um ímã e vira só um pedaço de metal.

Alternativa B. O ímã vira dois. Um só de polo sul e outro só de polo norte.

Alternativa C. O ímã vira dois e cada pedaço menor vira um ímã completo. E a alternativa D.

O ímã explode. Valendo! Digita qual você acha que é a resposta certa aqui nos comentários.

Alguns de vocês talvez já saibam a resposta e provavelmente estão digitando laxeirosamente nos comentários. Eu inclusive consigo ouvir o barulho de teclado daqui. Pra vocês eu tenho outra pergunta.

Qual é a lei da física que explica a resposta certa? Pois é, isso eu aposto que nem mesmo quem já viu esse experimento sabe explicar o porquê. Então vamos aprender juntos.

O que um ímã faz é simples. Um ímã traz ferro e cobalto e níquel. Ferro, níquel e cobalto são chamados metais ferromagnéticos, e são os elementos da tabela periódica mais afetados por campos magnéticos.

Eles são tão afetados por campos magnéticos que, quando um pedaço de ferro é atraído por um ímã, o pedaço de ferro vira um ímã, que pode atrair outros pedaços de ferro. Mas aqui existe um detalhe curioso, todo o pedaço de ferro é atraído pelo ímã inteiro. E se isso não parece estranho pra você, deixa eu te mostrar algo com um segundo ímã.

Sim, eu vou usar dois ímãs inteiros nesse vídeo. Quando eu tento aproximar os dois ímãs desse jeito, eles se atraem. Mas quando eu viro um dos ímãs, eles agora se repelem.

A atração magnética entre dois ímãs depende da posição deles, mas a atração dos ímãs a um pedaço de ferro não depende de nada. Então, o que está acontecendo aqui? A melhor forma de entender isso é pensar que um ímã não é uma coisa só, e sim duas coisas, um polo magnético sul e um polo magnético norte.

E o polo norte de um ímã atrai o polo sul do outro ímã, mas repele o polo norte. Polos opostos se atraem, polos iguais se repelem. É tipo a história das cargas elétricas, salvo por um detalhe que eu já vou explicar.

Os ímãs se atraem ou se repelem dependendo da posição relativa dos seus polos. E para eu mostrar essa atração e repulsão dos polos, eu precisei segurar o ímã e controlar eles um pouco. Mas o que acontece se eu simplesmente juntar os ímãs e deixar eles fazerem o que bem entendem?

Os ímãs grudam! O polo sul de um ímã fica colado no polo norte do outro ímã. E tem uma forma ainda mais interessante de olhar para esse mesmo efeito.

Os dois ímãs se alinharam. Agora o polo norte dos dois ímãs aponta para a mesma direção. Ímãs livres tendem a se alinhar com campos magnéticos.

E, por consequência, ímãs da natureza tendem a formar conjuntos bem alinhados quando possível. E quais são os ímãs mais comuns da natureza? Os próprios átomos.

É a organização dos átomos na matéria que determina como substâncias são afetadas por ímãs. E essa é a hora do vídeo de entender por que ferro é magnético e a madeira também. Tanto pedaços de ferro quanto de madeira são secretamente imãs, ou, sendo mais preciso, toda a matéria é formada por imãs, porque toda a matéria é formada por átomos e os átomos têm campos magnéticos.

E dentro do ferro, átomos próximos alinham os seus campos magnéticos e formam os chamados domínios magnéticos. Um pedaço de ferro é um conjunto de domínios magnéticos. E normalmente esses domínios magnéticos estão embaralhados de forma caótica, e aí os campos magnéticos se anulam.

Ou seja, um pedaço de ferro está cheio de campos magnéticos, só que a soma total desses campos é zero. Mas quando eu coloco um ímã perto de um pedaço de ferro, cada domínio magnético dentro do ferro se alinha com o campo magnético do ímã. Os campos magnéticos do ferro começam a se somar, e o próprio ferro se torna um ímã temporário, por causa da presença de um campo magnético.

E não só isso, esses domínios ficam alinhados com o ímã próximo, o que faz o ferro ser atraído pelo ímã, sem depender da posição relativa entre o pedaço de ferro e o ímã. Já um ímã é um material no qual os átomos estão presos com os seus campos magnéticos já alinhados, de forma que os campos se somam ao invés de se anularem. E por conta disso, um outro ímã próximo não consegue realinhar esses domínios magnéticos rígidos.

E dois ímãs só se atraem quando seus campos magnéticos já estão corretamente alinhados. A maior parte dos materiais tem os seus átomos presos de forma rígida e desalinhada. Então esses materiais não são tão afetados por campos magnéticos, como por exemplo a madeira.

E só para deixar claro, todo material é magnético de um jeito ou de outro. Mas cada material tem propriedades magnéticas diferentes. E a maior parte dos materiais não tem propriedades magnéticas intensas, como ímãs e ferro.

Materiais ferromagnéticos, como ferro, níquel e cobalto, são uma exceção. Mas eles também são uma chave para entender o magnetismo mais a fundo. Até agora eu falei de campos magnéticos de forma mais coloquial.

Só que nós podemos usar essa limalha de ferro para visualizar o campo magnético de uma forma bem precisa. Sim, esse vídeo tem dois ímãs e limalha de ferro. Isso é uma produção digna de Hollywood.

Se vocês querem ver mais vídeos experimentais, não esqueçam de deixar o like aqui. Eu vou pegar o meu imã e cobrir ele com papel, só pra ficar mais fácil de limpar depois. E eu vou colocar ambos em cima da mesa, o papel em cima do imã.

E agora eu vou jogar a limalha de ferro por cima do imã. E olha só que interessante. A limalha de ferro começa a formar linhas ao redor do imã.

E esse padrão de linhas não só é legal, como também é muito útil. Nós podemos usar essas linhas para criar uma noção mais precisa de magnetismo. Essa é a ideia de linhas de campo.

E essa vai ser a ideia que vai responder o que acontece quando nós cortamos um ímã ao meio. O ímã produz um campo magnético e é possível representar o campo via linhas, que são as chamadas linhas de campo. E, por definição, as linhas partem do polo norte e entram no polo sul.

Ou seja, as linhas de campo sempre vão do norte para o sul. Em um ímã sozinho, elas vão do polo norte desse ímã para o polo sul do mesmo ímã. Mas se tem mais ímãs envolvidos, o polo sul de outro ímã pode absorver as linhas de um outro ímã.

E o que essas linhas indicam é como um pequeno pedaço de ferro se alinharia a um campo magnético. Ou seja, o desenho que a limalha de ferro faz é o desenho das linhas de campo. Quando colocamos ferro próximo ao ímã, as linhas de campo cruzam o ferro entrando pelo polo sul e saindo pelo norte.

Pensando com linhas magnéticas, o polo sul é definido por onde as linhas entram e o polo norte é definido por onde as linhas saem. E aqui é importante notar um detalhe, essas linhas são contínuas e elas nunca se rompem. Ou seja, não dá para cortar linhas magnéticas.

Da mesma forma, não dá para criar ou destruir linhas magnéticas. O que é diferente de campos elétricos? Cargas elétricas positivas criam linhas de campo elétrico e cargas negativas destroem linha de campo elétrico.

Ou seja, campos elétricos têm fontes pontuais de linhas de campo. Uma versão magnética disso seriam chamados monopolos magnéticos. Polos sul e norte sozinhos e isolados.

Mas nós nunca detectamos nenhum monopolo magnético na natureza. E eles nem sequer talvez existam. Até onde sabemos, não é possível criar ou destruir linhas de campo.

E esse fato tem um nome muito especial, Lei de Gauss do magnetismo. Uma consequência da Lei de Gauss é que os ímãs sempre têm um polo sul e um polo norte. Até mesmo os campos magnéticos atômicos têm dois polos.

E até onde nós sabemos, não existem monopolos magnéticos capazes de criar ou destruir campos magnéticos. Quando um ímã permanente é criado, tudo o que acontece é que as linhas de campo que já existiam nos átomos do material são alinhadas e somadas. E a mesma coisa acontece no ferro quando ele vira um ímã temporário.

E agora sim, com isso nós podemos entender o que acontece quando a gente corta um ímã ao meio. Vamos visualizar um ímã com as suas linhas de campo e focar nas linhas de campo que passam por dentro do ímã, indo do polo norte até o polo sul dele. E agora, nós vamos cortar o ímã ao meio.

Yes! Temos um ímã! Ou dois.

Cortar o ímã só separa os pedaços dele. As linhas do campo magnético não podem ser cortadas. As extremidades de cada pedaço continuam sendo um polo sul e um polo norte, como era antes de eu cortar o ímã.

E nas partes do meio do ímã que foi cortado, um novo polo sul e polo norte foi criado. Ou seja, o pedaço que ficou com o polo norte do ímã original ganha um polo sul e o pedaço que ficou com o polo sul ganha um polo norte. Cada pedaço do ímã cortado ao meio agora é um novo ímã completo.

Ou seja, a alternativa correta do começo do vídeo era C. As partes em que eu cortei e o ímã se atraem, uma delas é um polo sul e a outra é um polo norte. E se eu vir uma das partes, agora os ímãs se repelem, exatamente como esperado de um ímã normal com dois polos.

Então, cortar um ímã ao meio cria dois ímãs novos. E isso acontece porque o magnetismo está em todo lugar dentro do ímã. E existe uma forma ainda mais fácil de entender o que está acontecendo.

Cortar um ímã ao meio é a mesma coisa que separar dois ímãs grudados. Você pode pensar em um ímã simplesmente como se ele fosse um monte de pequenos ímãs menores alinhados do jeito certo. E o que explica isso é a lei de Gauss do magnetismo, que é o fato de que linhas de campo nunca são destruídas ou cortadas.

Não tem como fugir do magnetismo, ele está em todo lugar. Muito obrigado e bem-vindo ao IMA.