Energia necessária em um eletroímã

5 de julho de 2019

Digamos que a força para levantar certo objeto a 1 metro de altura a certa velocidade seja de 20 newtons e a energia para levanta-lo seja também de 20 joules,se um eletroimã tem a força necessária para levanta-lo mas está ligado a uma fonte de energia que só pode dar 10 joules, o que vai acontecer?

Ricardov · 6 de julho de 2019

@guilherme appel a corrente que circula no eletroimã será menor e por consequencia a força gerada pelo eletroimã será menor também.

6 de julho de 2019

1 hora atrás, Ricardov disse:

@guilherme appel a corrente que circula no eletroimã será menor e por consequencia a força gerada pelo eletroimã será menor também.

Muito obrigado.Mas, porque a corrente fica menor?

Ricardov · 6 de julho de 2019

Porque a fonte nao consegue fornecer a potencia necessária.

7 de julho de 2019

15 horas atrás, Ricardov disse:

Porque a fonte nao consegue fornecer a potencia necessária.

Agora eu estava pensando,e se ele está ligado em uma fonte que só da 10 joules, o objeto não levantaria 0,5 metros e a então a fonte de energia não se descarregaria totalmente,fazendo o objeto cair no chão?

aphawk · 8 de julho de 2019

@guilherme appel ,

A Física não é linear como você está pensando.

Uma fonte de energia para um eletroímã é uma fonte de alimentação que pode fornecer corrente e tensão adequada por tempo indeterminado, portanto ela não se esgota...

Mas supondo que conforme seu enunciado ela se esgotasse, qual seria a maneira que esse esgotamento ocorreria ? Ou seja, como essa fonte entregaria esses seus 10 joules ? De uma vez , tipo um pico de corrente altíssimo por pouco tempo ? Ou uma certa corrente por algum tempo ?

Pois isso envolve vários fatores no cálculo da inércia do objeto, pois ele iria subindo mas sendo desacelerado pela gravidade, e calcular onde ele vai parar é um baita exercício de matemática.

Imagine a força necessária para apenas igualar o peso , gerado pela nossa gravidade.

Ainda assim, o objeto não vai sair para cima. Para isso, tem de ter mais energia, e entra o cálculo da energia potencial, pois você precisa levantar esse objeto a uma certa altura.

É o mesmo princípio do cálculo de energia para um foguete levar um objeto a uma certa órbita.

Esses cálculos não são simples, ainda mais levando em conta que a força magnética aumenta conforme o objeto se aproxima do eletroímã.

Para ser ainda mais exato, a força da gravidade também varia conforme a altura, e é mais um componente para se levar em conta.

Se essa questão fosse levada a mim em 1980, eu com certeza conseguiria resolver. Mas hoje, depois de 39 anos, não me lembro mais de todas as ferramentas e equações para isso.

Isso é uma boa pergunta para ser feita a um professor de Física kkkkkkkk !

Paulo

8 de julho de 2019

@aphawk Bom, só fiz essa pergunta por que estava fazendo um experimento mental,que por exemplo nessa situação em que há força necessária só que não há energia necessária, nesse experimento eu inventaria algo para mover um gerador a distância através de campos magnéticos,e essa coisa teria a força para girar o gerador e gerar 200 joules,só que ela estaria ligada a uma bateria que só poderia dar 10 joules, como é que fica as coisas nessa situação?

aphawk · 9 de julho de 2019

@guilherme appel ,

?????

Ué, não fica !!!!

Sempre que existir uma força, existe uma energia.

A famosa lei da Termodinâmica impede que se crie energia, ou seja, sempre que a energia se transforma, alguma energia é perdida.

Se você quer transportar algo através de um campo magnético para obter energia, o custo energético desse movimento sempre vai ser maior do que a energia gerada...

Paulo

10 de julho de 2019

17 horas atrás, aphawk disse:

@guilherme appel ,

?????

Ué, não fica !!!!

Sempre que existir uma força, existe uma energia.

A famosa lei da Termodinâmica impede que se crie energia, ou seja, sempre que a energia se transforma, alguma energia é perdida.

Se você quer transportar algo através de um campo magnético para obter energia, o custo energético desse movimento sempre vai ser maior do que a energia gerada...

Paulo

Muito obrigado, era mais ou menos o que eu queria.Mas e quando eu não quero gerar energia com esse objeto e sim transporta-lo,por exemplo eu com um eletroimã super-forte daria para fazer objetos viajarem a velocidades perto a da luz,conectando isso com uma simples bateria de 10 joules, por exemplo (bom desde de tivesse a corrente hora o suficiente).

aphawk · 10 de julho de 2019

@guilherme appel ,

Esquece isso. Quanto mais você aumenta a velocidade de um objeto, maior fica a sua massa. E quanto maior a massa, maior a energia necessária para acelerar.

Lembra da energia cinética ? Um objeto a uma certa velocidade tem sua energia cinética, e pode apostar que ela será bem menor do que a energia gasta para

acelerar esse objeto !

Resumindo : com 10 joules, você nunca vai conseguir nem mesmo os 10 joules em energia cinética, então não espere milagres que não existam.

Porquê que você acha que não conseguimos hoje nem acelerar um foguete a mais de 40.000 km/h usando apenas motores ?????

Estude como a Relatividade trata a massa, comprimento e tempo em função da velocidade. Esses são seus reais limites.

Para te desanimar ainda mais : A força de um eletroímã cai com o quadrado da distância. como você pretende acelerar algo por muito tempo e muita distância usando um campo

magnético ? Movendo o Eletroímã ? E o gasto energético para ficar sempre colocando o eletroímã na frente do objeto ? Ou você acha que consegue grandes velocidades em distâncias pequenas como 1 metro ????????

imagine que você queira acelerar um objeto de ferro que pese 10 gramas a uma velocidade de 2 metros/segundo.

Qual a energia cinética que ele terá ?

E tendo apenas o espaço de 1 metro para isso, supondo que a força de atração varie com o quadrado da distância, quanta energia esse eletroímã irá precisar para fazer isso ? Mesmo supondo eficiência de 100%, vai precisar de quantos Joules durante quanto tempo ? E de que maneira, um grande pico inicial para forçar o movimento e depois diminui ? Qual a maneira de menor desperdício?

E supondo que o tempo de que dispomos de uma fonte de energia é de apenas 1 segundo, quanta energia teria de ser fornecida para que após percorresse 1 metro estivesse na velocidade de 2 mt/segundo ???

O mundo real é ainda pior do que os cálculos que mencionei acima, pois existe a resistência do ar e perdas no eletroímã.

Eu hoje não sei fazer esses cálculos...

Procure sempre pensar em coisas práticas. No momento você não tem base teórica para ficar bolando soluções sem incorrer em graves erros de teoria, ok ?

Paulo

10 de julho de 2019

38 minutos atrás, aphawk disse:

@guilherme appel ,

Esquece isso. Quanto mais você aumenta a velocidade de um objeto, maior fica a sua massa. E quanto maior a massa, maior a energia necessária para acelerar.

Lembra da energia cinética ? Um objeto a uma certa velocidade tem sua energia cinética, e pode apostar que ela será bem menor do que a energia gasta para

acelerar esse objeto !

Resumindo : com 10 joules, você nunca vai conseguir nem mesmo os 10 joules em energia cinética, então não espere milagres que não existam.

Porquê que você acha que não conseguimos hoje nem acelerar um foguete a mais de 40.000 km/h usando apenas motores ?????

Estude como a Relatividade trata a massa, comprimento e tempo em função da velocidade. Esses são seus reais limites.

Para te desanimar ainda mais : A força de um eletroímã cai com o quadrado da distância. como você pretende acelerar algo por muito tempo e muita distância usando um campo

magnético ? Movendo o Eletroímã ? E o gasto energético para ficar sempre colocando o eletroímã na frente do objeto ? Ou você acha que consegue grandes velocidades em distâncias pequenas como 1 metro ????????

imagine que você queira acelerar um objeto de ferro que pese 10 gramas a uma velocidade de 2 metros/segundo.

Qual a energia cinética que ele terá ?

E tendo apenas o espaço de 1 metro para isso, supondo que a força de atração varie com o quadrado da distância, quanta energia esse eletroímã irá precisar para fazer isso ? Mesmo supondo eficiência de 100%, vai precisar de quantos Joules durante quanto tempo ? E de que maneira, um grande pico inicial para forçar o movimento e depois diminui ? Qual a maneira de menor desperdício?

E supondo que o tempo de que dispomos de uma fonte de energia é de apenas 1 segundo, quanta energia teria de ser fornecida para que após percorresse 1 metro estivesse na velocidade de 2 mt/segundo ???

O mundo real é ainda pior do que os cálculos que mencionei acima, pois existe a resistência do ar e perdas no eletroímã.

Eu hoje não sei fazer esses cálculos...

Procure sempre pensar em coisas práticas. No momento você não tem base teórica para ficar bolando soluções sem incorrer em graves erros de teoria, ok ?

Paulo

Obrigado pelas respostas.

aphawk · 10 de julho de 2019

@guilherme appel ,

Opa, disponha, meu amigo.

Desculpe se eu pareço um estraga-prazeres, mas acho melhor sempre pisarmos no chão da realidade.

Você com certeza conhece o famoso Colisor de Hádrons do CERN.

No local trabalham 11.000 engenheiros e cientistas !

Você sabe o tamanho do maior anel circular de aceleração ? 27 quilômetros ....

voce sabe qual a energia necessária para acelerar alguns hádrons para 99,99% da velocidade da luz ? Daria para iluminar uma cidade grande ! O consumo diário do Cern é o mesmo de uma cidade de 240.000 habitantes !

E usando campos magnéticos enormes gerados por ímãs supercondutores !!!!!

Não me lembro onde lí que os hádrons circulam centenas de vezes no anel até atingirem a velocidade desejada ....

A massa dos hádrons ? absurdamente pequena, bem menor do que 1 miligrama ....

Tudo bem que acelerar ferro puro é mais fácil e a força gerada é muito maior neste caso.

Mas dá para ter uma ideia da máquina que é , e as dificuldades envolvidas ...

Paulo

Ricardov · 10 de julho de 2019

Tem matérias interessantes e acessíveis na revista Ciência Hoje sobre o cern e o colisor de hádrons citados pelo aphawk.

Sobre a força de eletroímãs o vídeo que indiquei lhe dá uma noção. As fórmulas são as mesmas, então pode ver que a força varia com o quadrado da distância. Isso é muito importante. Estudar a fórmula permite entender como o mecanismo físico funciona. Se dobra a distância, a força é dividida por 4. Se reduz a distância pela metade, a força é multiplicada por 4. A força também depende da corrente. A corrente depende dá tensão e da resistência. A corrente multiplicada pela tensão resulta na potência. E potência multiplicada pelo tempo resulta na energia. Então é preciso estudar essas interrelações de forma a ter uma noção melhor do assunto.

11 de julho de 2019

Meu caro@aphawk você não me parece um estraga prazeres, fiz só por curiosidade essas perguntas e @Ricardov sim, vou começar a estudar sobre isso na internet,e acho mais fácil não fazer mais perguntas como essas aqui no Clube do Hardware,mas sim em algum fórum de física.