¿Qué pasaría si se colocara una barra ferromagnética giratoria junto a un imán?

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Si se colocara un eje giratorio (círculo verde), hecho de plástico con material ferromagnético (círculos grises dentro del círculo verde), justo al lado de un electroimán, ¿qué pasaría? Estoy tratando de excluir el caso en el que el eje tiene imanes como experimento mental.

Por ejemplo, si el círculo verde fuera el eje giratorio en esta imagen, ¿giraría el eje debido a la fuerza magnética?

Alternativamente, ¿hay una orientación que haga que el eje gire? Esto parece ser una máquina de movimiento perpetuo (lo cual no tiene sentido).

    
pregunta Jordan McBain

2 respuestas

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Suponiendo que el eje está restringido solo para girar, el eje girará en un cierto ángulo para asentarse en el punto de equilibrio estable. Este punto de equilibrio estable correspondería a aquel en el que se ofrece a las líneas de flujo el camino de menor reticencia. Esto es similar a lo que sucede en un motor de reluctancia conmutada. Por supuesto, no habrá movimiento perpetuo ya que solo habrá una posición de equilibrio (dependiendo de la orientación, la forma y los tamaños del material ferromagnético).

Desde el punto de vista de la ingeniería, se puede observar que la renuencia ofrecida por la pieza de plástico es más o menos la misma que la ofrecida por un espacio de aire de la misma longitud (la misma permitividad). La velocidad y la velocidad de oscilación asociada a la cual la varilla se asentaría en el equilibrio dependería de los factores anteriores, la fuerza del imán y el coeficiente de fricción. El sistema se puede modelar matemáticamente en el dominio s para obtener la dinámica. Sin embargo, en cuanto al estado estable, la varilla se asentaría en una posición de equilibrio y no se movería más.

    
respondido por el Pikachu
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Si el eje no puede moverse en ninguna dirección excepto para girar, el imán tendrá poco efecto. Si el eje girara debido a alguna otra fuerza, habría una fuerza de frenado debido a las corrientes de Foucault inducidas en el eje. La resistencia del eje tendería a minimizar ese efecto. El efecto se maximizaría si el eje estuviera recubierto de cobre.

Agregado cambio de pregunta:

Hacer que el objeto giratorio no sea homogéneo no cambia mucho la respuesta, independientemente de los detalles internos y la posición de la varilla, la fuerza neta de equilibrio será desplazar la varilla en lugar de hacerla girar. Solo un campo magnético en movimiento continuo puede hacer que un objeto se mueva continuamente. El campo magnético debe moverse de una manera que no permita que el objeto alcance una posición de equilibrio. Creo que puedes analizar cualquier sistema de imanes y objetos ferromagnéticos haciendo un diagrama de las fuerzas y los movimientos resultantes y determinando que el objeto solo se moverá a una posición de equilibrio. Conoces el resultado debido al principio de conservación de la energía, pero probablemente también puedas demostrarlo.

Añadido re comentario

Encender y apagar los imanes de una manera que evite atascarse en el equilibrio es esencialmente hacer que un motor de reluctancia conmutada. Eso funcionará.

    
respondido por el Charles Cowie

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