Cum se calculează forța de atracție la magneți

Cum se calculează forța de atracție la magneți

Vom începe prin a clarifica un aspect foarte important care nu este înțeles la prima vedere de cei mai puțin experimentați: forța exprimată în dreptul fiecărui magnet este una de adeziune. Altfel spus, dacă în dreptul unui magnet este trecută o forță de 20 Kg, nu înseamnă sub nicio forma că o ganteră de 20 Kg va zbura prin camera spre magnet. Dar haideți să vedem cum se măsoară această forță.

Forța de adeziune se poate calcula teoretic pe baza dimensiunilor, formei, materialului, magnetizării și empiric, în laborator. Pentru noi, în acest articol, prezintă interes determinarea empirică (experimentală), forța rezultând în urma testării efective a magnetului. În continuare vom descrie pe scurt pașii urmați:

  1. Pe fiecare magnet ce urmează a fi testat se lipește cu adeziv o bucată de lemn, aluminiu sau oricare alt material non-magnetic, de care se fixează un cârlig. Desigur, acest pas nu este necesar pentru magneții oală care au deja cârlig.
  2. Magnetul se atașează apoi de o placa de oțel (fier) mai mare decât magnetul, netedă și nu mai subțire de 1 cm, de multe ori având chiar și 2 cm. Placa este prelucrată industrial astfel încât suprafața este extrem de netedă.
  3. Cârligul este conectat la un cântar și la o macara. Această macara va trage de magnet în plan vertical cu o forță ce va creste treptat până când magnetul se va desprinde de placa de oțel.
  4. Cântarul digital va înregistra forța la care magnetul s-a desprins de placă.
  5. Ne întoarcem la pasul 3 și repetăm procedura de mai multe ori pentru a obține o valoare medie.
Cum se calculează forța de atracție la magneți
Cum se calculează forța de atracție la magneți

Unii comercianți lipesc metal în locul lemnului sau aluminiului, ceea ce va face va la contactul cu placa de oțel să crească dramatic forța de adeziune. Astfel se explică și diferențele mari de forță pentru același tip de magnet dar la comercianți diferiți.

Pentru a înțelege mai bine conceptul de forță și a vă simți mai confortabil în lumea magneților neodim, trebuie să rețineți câteva aspecte:

  1. Forța de adeziune este determinata în plan vertical, după metoda descrisă mai sus. Valoarea înscrisa pe site nu se aplica situațiilor în care magneții sunt lipiți pe perete. Să luăm ca exemplu magneții de frigider. În această situație forța magnetică trage magnetul spre frigider iar atracția gravitațională acționează lateral și trage magnetul în jos.
Forța de atracție NU este aceeași cu forța de frecare
Forța de atracție NU este aceeași cu forța de frecare

Forța de frecare se opune alunecării și acționează în sens invers atracției gravitaționale. Prin urmare, ceea ce face ca magnetul să nu alunece pe ușa frigiderului este frecarea dintre cele doua materiale. Dacă ușa frigiderului este foarte netedă iar suprafața de contact între magnet și frigider este lubrifiată (ulei, grăsime, sebum, etc) atunci magnetul va aluneca mult mai ușor. Coeficientul de frecare variază mult în funcție de materiale și nu poate fi determinat decât empiric.

Forța de frecare este direct proporțională cu forța de atracție
Forța de frecare este direct proporțională cu forța de atracție
  1. Forța de adeziune afișată pe site este determinată în laborator, în condiții ideale. Așteptarea de a obține aceleași valori în condițiile utilizării reale este nerealistă. Forța de adeziune este influențată de următorii factori:
    1. Distanța dinte magnet și obiectul metalic. Chiar și un milimetru poate reduce uneori forța la jumătate. De asemenea un strat subțire de vopsea contribuie și el la reducerea forței.
    2. Materialul obiectului metalic. Valoarea teoretică a forței de adeziune este calculată pentru fier pur și poate scădea cu pana la 30% în funcție de aliajul folosit.
    3. Suprafața obiectului metalic. Dacă suprafața de contact este neregulată trebuie să vă așteptați la o reducere considerabilă a forței.
    4. Direcția forței. Forța de adeziune este valabilă atunci când se aplică o forță verticală, adică atunci când obiectul metalic este atras de magnet în plan vertical.
    5. Grosimea obiectului metalic. Dacă obiectul metalic este prea subțire, atunci va ajunge la saturare magnetică iar o parte din câmpul magnetic nu va fi utilizat.
  2. Magneții identici ca formă, dimensiuni și calitate au aceeași forță indiferent de comerciant. Astfel, un magnet neodim bloc N42 cu dimensiunile 40x40x20 mm va avea în jur de 60 kg forță indiferent de cine îl comercializează.
  3. Testați înainte de a folosi magneții! Nu va bazați niciodată exclusiv pe valorile înscrise pe site-uri. Păstrați o marjă de eroare, mai ales dacă aplicația presupune un risc de accidentare. Faceți propriile experimente cu diferiți magneți în diferite configurații pentru a găsi soluția optimă.

Toate comentariile

Răspunde