A levitação magnética, uma tecnologia que já encontrou aplicação em sistemas como trens Maglev, volantes de inércia e máquinas de alta velocidade, ganhou uma reviravolta intrigante graças aos esforços de pesquisadores da Universidade Técnica da Dinamarca.

Em um estudo liderado por Rasmus Bjørk, Frederik Laust Durhus e Joachim Marco Hermansen, a equipe revelou uma abordagem única para a levitação magnética, explorando a rotação de ímãs para criar um efeito surpreendente.

O experimento, inicialmente demonstrado por Hamdi Ucar, engenheiro de eletrônica/computação e software, revelou que é possível levitar um ímã simplesmente girando outro ímã de tamanho semelhante próximo a ele.

Esse fenômeno, aparentemente simples, abre portas para uma variedade de aplicações, incluindo o manuseio de objetos sem contato e a manipulação de micropartículas ferromagnéticas.

Existem três principais tipos de levitação magnética. O primeiro é a estabilização magnética ativa, onde um sistema de controle mantém o objeto em levitação equilibrado. O segundo, a suspensão eletrodinâmica, é empregado em trens Maglev, utilizando a indução de corrente em um condutor estacionário para criar uma força repulsiva.

O terceiro, a levitação estabilizada por rotação, envolve um ímã levitando que gira a altas velocidades, aproveitando o efeito giroscópico.

A novidade introduzida pela equipe dinamarquesa envolve dois ímãs cruciais. O primeiro, chamado de “rotor”, é girado a velocidades significativas, enquanto o segundo, o “flutuador”, é colocado próximo ao rotor.

O flutuador inicia automaticamente o movimento e se move em direção ao rotor até pairar alguns centímetros abaixo dele. Este processo é impulsionado por uma combinação do efeito giroscópico e do acoplamento dipolo-dipolo magnetostático.

A equipe liderada por Bjørk conduziu simulações de computador para compreender as interações magnetostáticas entre os ímãs, concluindo que o fenômeno é causado por uma combinação única desses efeitos físicos.

“É bastante surpreendente que a levitação magnética se desenvolva em um sistema relativamente simples”, diz Rasmus Bjørk, físico da TU-Denmark que liderou o estudo junto com Frederik Laust Durhus e Joachim Marco Hermansen.

A rotação permite que o flutuador permaneça em uma configuração contraintuitiva, quase perpendicular ao campo do rotor, resultando em um mínimo de energia no meio do ar no potencial de interação do dipolo.

“É intuitivo para todos que a força magnetostática que um ímã exerce sobre outro pode ser tanto atrativa quanto repulsiva”, explica Durhuus. “Sem a rotação, o ímã livre girará, de modo que a força se tornará puramente atrativa e, então, os ímãs colidirão um com o outro. O que torna o novo sistema de levitação magnética tão especial é que a própria rotação permite que o flutuador permaneça em uma configuração contraintuitiva, quase perpendicular ao campo do rotor, onde a força magnetostática tanto o atrai quanto o repele.”

Frederik Laust Durhus explica que a força magnetostática pode ser tanto atrativa quanto repulsiva. Ele destaca que o novo sistema de levitação magnética se destaca ao permitir que o flutuador permaneça em uma configuração onde a força magnetostática o atrai e o repele simultaneamente, levando a um estado de levitação estável.

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Embora as aplicações precisas desse tipo inovador de levitação magnética permaneçam incertas neste estágio inicial, os pesquisadores sugerem que a manipulação de objetos sem contato, especialmente por meio de robôs, é uma aplicação óbvia. No entanto, eles enfatizam que a extensão e a redução do fenômeno, bem como os custos associados, exigirão investigações mais aprofundadas.

“Outras possibilidades dependerão de até que ponto o fenômeno pode ser ampliado ou reduzido e de quão baixo será o custo da energia”, diz Durhuus. “Isso exigirá mais investigação.”

A surpreendente simplicidade desse sistema, impulsionado pela rotação de ímãs, destaca a constante evolução e descobertas fascinantes no campo da física e da engenharia. À medida que os pesquisadores continuam a explorar as implicações e potenciais aplicações dessa nova abordagem, o futuro da levitação magnética pode reservar surpresas ainda mais emocionantes.

O estudo detalhado foi publicado no Physical Review Applied.