Magneti antigravitazionali?

Lasciando cadere un magnete in un tubo di rame questo rallenta in modo drastico. Come possiamo spiegare questo arcano? Con la legge di Lenz!


Tempo di lettura stimato: 4 minuti
Difficoltà:


I miei contatti su Facebook sembrano essere impazziti per questo video di un magnete in un tubo di rame: chi inneggia al miracolo, chi ai trucchi di magia.
Ma in realtà hanno tutti abboccato alla LENZa: facciamo un po’ di chiarezza.


Cosa hai appena visto Billy?

Un magnete che viene fatto cadere in un tubo (cilindro cavo è più carino) di rame che rallenta in maniera piuttosto vistosa non appena ne è all’interno.

Di chi è la colpa?

La legge di Lenz

Del fisico russo Heinrich Friedrich Emil Lenz, o meglio dalla legge che formulò come corollario della più generale legge di  Faraday-Neumann-Lenz (appunto).

Senza pretesa di rigore, ti faccio una panoramica di quello che precede questa legge in un presente storico talmente tanto spinto che sarà come viaggiare nel tempo.

Durante il ‘700 e l’800 la fisica focalizza la sua attenzione sui fenomeni elettrici. La seconda rivoluzione industriale cavalca la nascita di questa “elettricità” e serve un formalismo matematico che possa descrivere operativamente cosa accade, affinché l’uomo possa riuscire a controllare questa “nuova” forma d’energia del quale si sente un po’ il padre putativo.

Alcuni dei più grandi fisici che hanno messo piede sulla Terra si cimentano nell’impresa, e nel formulare le leggi avrebbero descritto l’interazione elettrica scoprono qualcosa di più. Qualcosa di incredibilmente assurdo a mio parere.

L’interazione magnetica, nota all’uomo da migliaia di anni1, non era poi così estranea alla nuova arrivata. Anzi. Quello che si viene a scoprire e che le due principesse di questa storia sono una faccia della stessa medaglia: l’interazione elettromagnetica2

Questo significa che ci sono fenomeni di un campo che dipendono dall’altro. In particolare, le variazioni di uno hanno sempre un qualche effetto sull’altro. In questo panorama di unificazione delle forze si piazza il lavoro di Lenz: egli scopre che la variazione del flusso di un campo magnetico genera una corrente che si oppone alla variazione stessa che l’ha indotta, generando un campo magnetico opposto alla variazione.

Dai Billy siediti. Dopo ti do un biscottino se capisci.

Evitiamo le generalità e buttiamoci nel nostro caso. Ipotizziamo che il campo magnetico sia rivolto verso il basso ed avanziamo per punti:

  1. Il magnete produce un campo magnetico
  2. Il magnete viene lasciato cadere all’interno di un conduttore, il rame
  3. Cadendo, il magnete sposta con sé il proprio campo magnetico, facendo sì che ogni sezione del tubo di rame senta un valore del campo magnetico che varia col tempo. Ogni “fetta” del tubo sotto il magnete sente che il campo magnetico sta aumentando perché questo si avvicina, le fette sopra sentono il magnete allontanarsi ed il campo diminuire
  4. Lenz ci dice che la natura è pigra e si oppone al cambiamento (ti ricorda qualcuno Billy?) quindi induce una corrente nel rame che a sua volta induce un campo magnetico opposto rispetto alla variazione di quello del magnete.
  5. Abbiamo due campi magnetici opposti che si fronteggiano: come i GeoMag insegnano, essi si respingono ed essendo vincolato il tubo deve rallentare il magnete.3

Questo è proprio il principio alla base dei freni magnetici Billy.

Ora corri a lanciarti in un tubo per controllare che il tuo campo magnetico non sia abbastanza forte da rallentarti. Io non ti ho detto nulla.

Riferimenti

  1. Plinio il Vecchio (23-79 D.C.) nel Libro di Storia Naturale, narra che il nome Magnete proviene dal pastore Cretese di nome “Magnes “ il quale adoperando un il suo bastone con la punta di ferro, scopri la proprietà di attrazione e repulsione di alcune pietre che furono chiamate magnetiche. Tali pietre oggi sappiamo contengono la magnetite, un magnete naturale composto di ossidi di ferro (FeO-Fe2O3 – magnetite). LINK
  2. Per essere (quasi) precisi, quello che si viene a scoprire è che il campo magnetico è una conseguenza relativistica del campo elettrico, ovvero che entrambi gli effetti appartengono allo stesso ente, ma alle velocità classiche questo legame di sangue non è visibile. Questo perché dovremmo avere a disposizione uno spazio quadridimensionale, il cronotopo di Minkowsky, che ci permetterebbe di osservare la natura unica del fenomeno.
  3. Il punto 5 può essere interpretato anche a livello energetico: l’energia necessaria a generare le correnti nel tubo di rame che poi generano il campo che si oppone (dette correnti parassite o di Foucault) deve essere prelevata (per il principio di conservazione dell’energia) dall’energia del magnete in caduta libera, la quale è praticamente sono cinetica, ovvero dipende dalla velocità.

Pubblicato da Raffaele Farinaro

Se il blog esiste è solo colpa sua. Mezzo campano e mezzo abruzzese ha la fissa per gli ologrammi, la divulgazione scientifica e Iron Man. E la pizza.