Pião feito de esferas magnéticas

O Dr. Ucke, coautor do nosso popular projeto "O motor elétrico mais simples do mundo", apresenta piões simples feitos de ímanes em esfera. Para mais detalhes, consulte o PDF ao lado. Aqui publicamos um relatório bastante resumido.

Se juntar 37 ímanes em esfera do tipo K-06-C conforme mostrado na imagem, as esferas formam uma superfície ligeiramente curva com uma estrutura hexagonal. Se colocar esta estrutura com o lado convexo voltado para baixo sobre uma superfície de vidro, ela ficará apoiada apenas na esfera central e pode ser rodada com grande facilidade.

Eventualmente, recomenda-se pressionar ligeiramente as esferas no centro com o dedo, para que o pião tenha contacto apenas com a esfera central. Assim, o atrito sobre o vidro é extremamente reduzido.

Com uma palhinha, pode soprar lateralmente o pião e atingir velocidades de rotação superiores a 10 000 rotações por minuto. Trata-se já de uma velocidade de rotação bastante elevada. Ainda assim, a força centrífuga continua a ser demasiado baixa para separar os ímanes.

O pião desvia-se ligeiramente para o lado numa superfície plana devido ao sopro. Por isso, é aconselhável realizar a experiência num espelho côncavo suficientemente plano (espelho de barbear/maquilhagem). O pião demora vários minutos até parar completamente. A duração exata depende muito da superfície de apoio e também da presença de outros ímanes nas proximidades. Se iluminar o pião obliquamente de cima à esquerda e à direita com fontes de luz pontuais, formam-se belos padrões de luz (ver imagem). Num espelho, o pião duplica-se visualmente.

Em vez da estrutura hexagonal de base, também são possíveis formas pentagonais, quadradas ou trigonais. Na imagem, todas estas formas podem ser vistas na configuração mínima. A esfera no centro sobressai muito mais do que na forma hexagonal, pois nestas formas não pode situar-se no mesmo plano das esferas circundantes. As esferas magnéticas já não se deixam dispor facilmente nestas formas, pois repelem-se mutuamente. Estas formas básicas são pouco adequadas como pião, uma vez que são difíceis de fazer girar e apresentam um momento de inércia relativamente pequeno.

Na imagem à esquerda, a estrutura pentagonal foi ampliada para um total de 31 esferas; está, por assim dizer, de cabeça para baixo.

Em baixo, vê-se este pião em movimento (fotografia com 1/100 s). Como o centro de gravidade deste pião está mais alto do que na estrutura hexagonal, é um pouco mais difícil de o pôr a girar e roda de forma mais instável a baixas rotações. No entanto, soprando, também se consegue atingir rotações mais elevadas.