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Acelerador de Gauss

O acelerador de Gauss é um acelerador linear magnético que lança esferas metálicas a velocidades consideráveis. Neste post, serão mostrados o funcionamento e a construção deste experimento.

Como funciona?

Inicialmente uma esfera se move em baixa velocidade Vo em direção a um ímã. No lado oposto do ímã tem duas ou três esferas metálicas.

A esfera em movimento é atraída pelo ímã, aumentando sua energia cinética e atinge velocidade V1. Abaixo é a fórmula da energia cinética, m é a massa do objeto e V é a velocidade.

Ec=\frac{mV^{2}}{2}

Ao bater no ímã, a energia cinética é transferida para a esfera mais longe do ímã no lado oposto. Vamos chamar a energia cinética com velocidade V1 de Ec1.

A segunda esfera com V1 recebe energia adicional devido á atração com outro ímã no próximo estágio e acerta este ímã, a esfera que se move no segundo estágio tem uma energia cinética maior que Ec1, vamos chamar de Ec2. A esfera com Ec2 acerta o ímã do terceiro estágio e a reação em cadeia continua. Em situações reais, ocorre perdas de energia devido ao atrito e impacto, portanto, a transferência nunca é 100%.

Construção

Será mostrado um acelerador de Gauss circular, foram usados esferas de aço e estes pequenos ímãs. Estes ímãs não são muito fortes, mas é possível fazer a experiência.

Este experimento tem 7 estágios, cada um com dois ímãs e três esferas.

Esta é a montagem de um acelerador linear. São usados os mesmos ímãs e esferas. Foram usados 2 pedaços de madeira balsa com 1 m de comprimento e as dimensões da área transversal aparecem abaixo, aqui não está mostrado em escala. O lado de 1,8 cm é voltado para baixo.

Este é o acelerador de Gauss linear montado, tem 19 estágios, cada estágio com um ímã seguido de 2 esferas. Os ímãs estão a 5cm de distância entre si.

Para aumentar a velocidade do projétil, é preciso ímãs mais potentes, de preferência de neodímio e uma superfície com pouco atrito.

 

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