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A origem da bússola

Esse pequeno objeto é considerado uma das maiores invenções da humanidade até hoje.

A bússola é um objeto utilizado para orientação geográfica, durante muito tempo foi utilizada na navegação como forma de localização. Esse pequeno objeto é considerado uma das maiores invenções da humanidade até hoje. Seu nome vem do italiano e significa “caixa pequena”.

Consiste, basicamente, em uma caixa com uma agulha magnetizada ao meio, que aponta para o ponto cardeal norte. A bússola teve grande importância para o desenvolvimento das civilizações no século XVI, foi ela que permitiu e facilitou, por exemplo, a exploração do novo mundo na época das grandes navegações.

Não há registros da sua origem exata. Sabe-se que os gregos antigos já conheciam o magnetismo. Os chineses, há pelo menos 2 mil anos, já sabiam que um pedaço de metal esfregado numa pedra Magnetita adquire a propriedade de apontar uma extremidade para o norte e outra para o sul.

 

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A bússola permitiu e facilitou a exploração do novo mundo

 

O navegante e inventor italiano Flavio Gioia contribuiu com o aperfeiçoamento da bússola, no século XIII. Ele colocou a agulha sobre um cartão com o desenho de uma rosa dos ventos, que indicava os pontos cardeais. Em alguns desenhos o leste era substituído pelo desenho de uma cruz, mostrando a localização da Terra Santa. Para alguns, ele é tido como o próprio inventor do objeto.

Um pouco mais tarde intelectuais pertencentes à Escola de Sagres, pioneira na tecnologia marítima, desenvolveram o modelo de bússola que conhecemos hoje: protegida por uma tampa de vidro, o que impede a interferência de outros metais.

No entanto, foi somente no século XIX que a bússola moderna foi elaborada. Isso porque o inventor e físico inglês William Sturgeon construiu em 1825 o primeiro eletroímã. A partir disso, surgiram diversos tipos de bússola. Hoje, com os avanços tecnológicos é possível hoje ter uma bússola nos dispositivos móveis, como celular, tablet ou computador. A bússola digital pode ser utilizada por qualquer pessoa que queira se localizar.

 

Como funciona a bússola?

A bússola funciona por meio de uma agulha magnetizada colocada de maneira horizontal, sendo capaz de localizar os pontos cardeais (norte, sul, leste e oeste). Em seu interior está a rosa dos ventos, que indica os pontos cardeais, colaterais e subcolaterais da Terra.

Ela atua sob o magnetismo terrestre, sendo atraída para a direção dos pólos do planeta. A agulha, suspensa pelo centro de gravidade, gira de acordo com os movimentos realizados e aponta sempre para o pólo norte da Terra. É que o planeta funciona como um enorme ímã que exerce força de atração sempre para essa direção.

Experimente fazer uma bússola em casa!

Com poucos objetos você pode construir sua própria bússola. Chamamos ela de bússola caseira de baixa precisão. Você vai precisar de: um imã, uma agulha, um pedaço de isopor ou cortiça, uma fita adesiva e uma vasilha com água.

Basta esfregar a agulha durante alguns segundos no imã, para magnetizar. Depois prenda a agulha no isopor ou na cortiça por meio da fita adesiva. Ao colocar este aparato na vasilha com água, você irá perceber que a agulha irá se alinhar com o campo magnético da Terra, indicando a direção norte-sul.

Quer saber mais sobre esse invento? Venha fazer uma visita ao Museu WEG! =)

 

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Sala “Descobertas e invenções” no Museu WEG

 

Entre vários outros assuntos, você irá aprender de forma interativa sobre o magnetismo terrestre e como as correntes elétricas formam campos magnéticos, fenômeno que pode ser observado colocando bússolas próximas a um circuito elétrico. Assim que o circuito é fechado, a agulha passa a se orientar na direção do campo magnético gerado pela corrente, não mais ao campo magnético da Terra. Curioso, né? Vem conhecer!

Galileo Ferraris e o campo magnético girante

Galileo Ferraris foi um físico e engenheiro eletricista italiano, seus estudos contribuíram para a história do motor elétrico.

Galileo Ferraris foi um físico e engenheiro eletricista italiano, seus estudos contribuíram para a história do motor elétrico. Isto porque descobriu de maneira independente o campo magnético girante, um princípio de funcionamento básico do motor de indução. Além disso, foi professor, durante mais de vinte anos, de Física Tecnológica, na escola de engenheiros de Turim, e também fundador da primeira Escola Superior de Eletrotecnia, na Itália, em 1886.

Foi durante a Exposição Internacional de Eletricidade de Turim em 1884, onde foi júri internacional, que examinou uma nova invenção – o transformador (“gerador secundário”). Iniciou seu trabalho de divulgação e investigação teórico-experimental sobre os problemas da aplicação dessa máquina elétrica estática. Tendo percebido a importância que a corrente alternada iria ter devido à utilização do transformador, realizou no seu laboratório um conjunto de experiências que fundamentaram o conceito de campo magnético girante, em 1885.

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Campo magnético girante trifásico.

O campo girante é um campo magnético rotativo usado em máquinas elétricas. A maneira mais simples de obter um campo girante é usar um ímã ou eletroimã e fazê-lo rodar por qualquer processo.

Galileo Ferraris preocupou-se com o problema da diferença de fase entre a intensidade de corrente elétrica primária  e secundária. Surgiu, então, um fenômeno que se relacionou com seus estudos sobre Óptica. Como, naquela época a luz era considerada uma vibração do éter, e da combinação de duas vibrações em quadratura de fase resultava uma vibração circular (luz polarizada), Galileo Farraris encontrou a forma de combinar dois campos magnéticos em quadratura de fase para obter um campo magnético girante — campo magnético criado por uma estrutura estática, mas com os pólos rodando no espaço em torno de um eixo, com uma velocidade constante.

Conseguiu realizar o campo magnético girante (elíptico ou circular) com a composição de dois campos magnéticos alternados, criados por bobinas fixas colocadas em quadratura no espaço, sendo cada uma percorrida por uma corrente elétrica alternada. 

Só em 1888 comunicou sua experiência à Academia de Ciências de Turim, onde refere-se às formas laboratoriais de obter duas correntes elétricas alternadas enfasadas entre si, a descrição de dois aparelhos eletromecânicos que mandou construir e as considerações que as experiências efetuadas resultaram em uma nova forma de converter energia elétrica em mecânica.

Seus estudos foram muito importantes para a aplicação em diversas tarefas, como a distribuição de energia em corrente alternada (divulgação do transformador) e transformação imediata dessa forma de energia em energia mecânica (motor do campo girante). Galileo Ferraris deu evolução a eletrotécnica, suas descobertas, fundamentais para a época, continuam contribuindo para a ciência e tecnologia atuais.

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Brasil constrói um dos mais sofisticados aceleradores Síncrotron do planeta

O avanço da tecnologia depende do desenvolvimento de ferramentas cada vez melhores para enxergarmos aquilo que os nossos olhos não…

O avanço da tecnologia depende do desenvolvimento de ferramentas cada vez melhores para enxergarmos aquilo que os nossos olhos não veem. Cada vez que damos um passo em direção a ferramentas melhores, a ciência ganha novas informações e descobre novos detalhes sobre a composição dos seres e das coisas, em nível atômico.

Primeiro os cientistas criaram o microscópio, depois o microscópio com duas lentes, na sequência o microscópio eletrônico. E o grande salto nessa evolução foi a criação da Luz Síncrotron, que permite identificar os átomos e as moléculas que compõem cada material. Revolução no mundo da ciência.

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Em um acelerador de partículas, quando elétrons são acelerados até velocidades próximas a da luz e têm a sua trajetória desviada por um campo magnético, eles emitem uma luz com alto brilho que penetra a matéria e revela a estrutura atômica de materiais. Essa é a Luz Síncrotron.

Para você entender melhor, o Engenheiro Eletricista da WEG, com Especialização em Máquinas Elétricas Girantes e Gestão de Projetos, Eduardo Constantino Ramos, fez uma comparação bem simples: uma lanterna X um laser point. A diferença é que na lanterna a divergência da luz é maior, distribuindo a luz em mais direções, mas com alcance relativamente pequeno. Já um laser point, a luz é concentrada em uma única direção, permitindo maior alcance, mesmo que possua uma potência mais baixa que a lanterna.

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Luz Síncrotron no Brasil

Atualmente, há um acelerador de elétrons que funciona como fonte de luz síncrotron instalada no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), vinculado ao Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais, em Campinas/SP. Essa fonte é considerada de segunda geração, mas é a única fonte de Luz Síncrotron aberta ao uso da comunidade acadêmica e industrial na América Latina.

Entenda melhor nesse episódio do programa Brasil Ciência  na Discovery Brasil

Conheça o LNLS

Nos últimos 20 anos, esse acelerador de partículas do LNLS já serviu como base para milhares de pesquisas. Mas, é necessária uma luz mais brilhante para estudos avançados em áreas como medicina, biologia, química, física e ciências de materiais.

Nesse sentido, de olhar para o futuro da ciência e ampliar os estudo e conhecimento sobre átomos e moléculas é que foi criado o projeto Sirius, que será uma das mais sofisticadas fontes de luz síncrotron do planeta.

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Obra do Projeto Sirius em andamento

Projeto Sirius

O Sirius, que tem previsão para ser inaugurado ainda em 2018, será um superlaboratório de 68 mil m² em um terreno de 150 mil m² junto ao campus do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). A área total equivale a 21 campos de futebol.

A ideia é criar uma fonte de luz síncrotron de quarta geração, colocando o Brasil na liderança mundial de produção deste tipo de radiação eletromagnética. Esse novo laboratório abrirá novas perspectivas de pesquisa em áreas como ciência dos materiais, nanotecnologia, biotecnologia, física, ciências ambientais e muitas outras.

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Simulação do túnel dos aceleradores com os imãs em azul, verde e amarelo.

 

O projeto ganhou o nome de Sirius em referência à estrela de maior brilho no céu durante à noite, localizada na constelação do Cão Maior. A designação do nome Sirius em referência à estrela é justificada porque o Sirius foi concebido para entregar a luz sincrotron mais brilhante entre os aceleradores existentes ao redor do planeta na mesma classe de energia, podendo suportar até 40 pesquisas simultâneas.

Segundo Eduardo Ramos, foi adotado como premissa pelo LNLS, entidade responsável pela coordenação deste projeto, a preferência pelo desenvolvimento das demandas com indústrias nacionais, através de parcerias de cooperação para desenvolvimento tecnológico. Com a WEG, a parceria iniciada em 2012 foi uma das primeiras e mais importantes para a construção do Sirius.

WEG na Ciência

Para criar o campo magnético que guia a trajetória dos elétrons, os aceleradores de partículas precisam de eletroímãs (dipolos, quadrupolos, sextupolos e corretoras). Esses eletroímãs são de certa forma o coração do acelerador e têm que ser fabricados em uma qualidade extrema, senão, o acelerador não atinge a performance esperada.

Desde 2013, a WEG participara do desenvolvimento e vem produzindo esse componente fundamental para o Sirius.

Veja um carregamento de ímãs sendo entregue no LNLS

O Engenheiro Eletricista Eduardo Ramos explicou que existem outros aceleradores de partículas no mundo, e cada um possui um design e quantidade de eletroímãs específico, de acordo com a ótica projetada e/ou experimentos planejados. Por isso, os eletroímãs do Sirius foram desenvolvidos pelo LNLS em parceria com a WEG especialmente para a ótica do Sirius e com as melhores características magnéticas já desenvolvidos ao redor do mundo.

Ou seja, a WEG surpreende mais uma vez! Encarou o desafio de produzir eletroímãs para um acelerador de partículas, mesmo não fazendo parte do escopo de produtos da empresa. Novamente os profissionais da WEG mostram sua competência e capacidade de ampliar horizontes.

Viva a Ciência e Tecnologia!

 

Texto validado pelo LNLS – Laboratório Nacional de Luz Síncrotron e CNPEM – Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais