Arma magnética (CoilGun) de alto poder destrutivo

Uma CoilGun ou "Gauss Gun" é um tipo de acelerador de projéteis que consiste de uma ou mais bobinas usadas como eletroímãs, dispostas na configuração de um motor elétrico linear, o qual acelera um projétil magnético a alta velocidade. A arma mostrada abaixo desenvolvida por Jason Murray pode armazenar e descarregar 1500 Joules de energia. Para gerar esta energia necessária ao disparo é utilizada uma bateria de 12V x 20A a qual carrega um banco de 4 capacitores de 3900uF x 400V através de um flyback e retificador. A tensão de carga é indicada em um LCD e quando o gatilho é acionado o circuito de carga é desligado e um SCR é disparado, transferindo a energia armazenada nos capacitores para uma bobina. A bobina por sua vez cria um campo magnético de curta duração, mas de intensidade muito forte, capaz de disparar o projétil. É possível encontrar na Internet diversos projetos de coilguns. O site http://www.coilgun.info é uma referência no assunto. O projeto em questão chama a atenção não só pelo poder destrutivo mostrado no vídeo (considerando armas magnéticas DIY), mas também pelo ótimo acabamento dado à peça.

Campo magnético do corpo humano

Nosso ser gera campos eletromagnéticos 

Na atualidade, o campo magnético da Terra (a magnetosfera) está sendo altamente monitorada, já que é o escudo que protege a vida no nosso planeta dos raios cósmicos, meteoritos e cometas que poderiam ser letais para nossa vida e de todas as espécies.

Também sabemos que o humano está conectado a vibração da magnetosfera através de nossa glándula pineal, que vibra nas mesmas frequências com que faz o núcleo de nosso planeta, sincronizando nossos ritmos vitais com o da Terra Mae e que o corpo humano também gera sua própria magnetosfera, o campo bio-magnético humano, com vários metros de circunferência onde se vê como a forma de um oito.

Foi nos anos 70 quando se conseguiu fazer o instrumento necessário para medir estes campos, que são bastante sutis onde necessitava de sensores altamente sensíveis para poder registrar e medir suas manifestações.

O corpo humano é um grande campo electromagnético na sua totalidade. É um corpo de energía, a visão como uma estrutura de carne e osso é a representação que faz nosso cérebro dos sinais que recebe nosso aparato perceptual. A forma, a cor, o cheiro e o sabor de nosso corpo, são somente representações virtuais de nosso cérebro destes sinais, da mesma maneira que uma televisão recebe sinais radioelétricas que as transformam nas imagens e sons.

Como estes campos biológicos ou bioplasmáticos são extremadamente tênues, de baixas frequências, (todas as células vivas têm uma carga elétrica entre 70 e 90 milivolts) se mede em Teslas (em honor ao engenheiro Nikola Tesla 1857/1943). O rango de nossos campos magnéticos biológicos é de 10-9T (nanoteslas) até 10-15 T (femtoteslas).

Toda carga elétrica em movimento gera campos magnéticos. No caso da Terra, o principal gerador é o núcleo terrestre, e no nosso corpo, a batida do coração e de todos nossos órgãos.

O que ocontece num microscópio: o campo electromagnético de cada célula é também uma barreira de proteção, um escudo como de sua membrana, que defende cada uma de nossas células, fazendo-as “ressonar em harmonia” e aproximando-as a outros micro-organismos ou moléculas que trazem benefícios e rejeitando a outras que poderiam ser destrutivas.

Os iones de potássio e sódio são os que mantem o equilíbrio elétrico da membrana celular. O potássio, desde dentro, se magnetiza com os iones de sódio do exterior da membrana. A diferença entre o potencial elétrico destes íons permite o intercambio de informação entre o interior e o exterior da célula. Quando uma célula perde sua carga elétrica, ou esta é menor a 30 milivolts, morre. Por isso una das formas de detectar doenças, é monitorar as cargas elétricas celulares. Cada célula é uma espécie de pilha elétrica que mantem a energia de nosso organismo.

Do mesmo modo, quando nosso corpo diminui sua carga elétrica geral (a intensidade de seu campo magnético) estamos diante de uma doença. Na medicina chinesa há milênios, estes campos elétricos são tratados na rede de meridianos pelos que circula a energia.

A Terra faz o mesmo com seu campo geomagnético: graças a estas cargas elétricas dança seu baile cósmico no planeta solar, impedindo o passo das radiações cósmicas destrutivas, os meteoritos e os cometas, somente deixando passar as radiações que lhe permitem manter a vida.

Como afeta o campo magnético terrestre (magnetosfera) ao nosso organismo 

Entre a magnetosfera e os campos magnéticos de nossos corpos, existe um equilíbrio constante de energia, o que nos mantem vivos e sincronizados, permitindo-nos mudar segundo as circunstancias do cosmos. Quando a Terra tem uma alteração no seu campo magnético, o humano pode sofrer suas consequências. Já em 1976, o Dr. Kioyichi Nakagawa, diretor do Hospital Izusa de Tokio, nos fala da “Síndrome de Deficiência Magnética”, cujos sintomas estão a forte dor de cabeça, uma sensação geral de debilidade, e dores no pescoço, peito, ombros e costas, quando a Terra debilita sua magnetosfera.

Uma das pedras mais utilizadas pelos terapeutas para harmonizar o campo magnético do corpo, é a magnetita. As terapias bio-magnéticas que tem em todo o mundo, não parecem ter a aprovação dos científicos. Se podem encontrar vários artículos e incluso comunicados oficiais como um da Oxford University em que expressa a situação de que nos arquivos de Medline (onde se publicam os artículos estritamente científicos) não existe informação oficialmente aprovada sobre que as terapias de bio-magnetismo tenham aplicações terapêuticas reais. Mas muitos investigadores do campo magnético humano prova a influencia que sofre quando estamos próximos a antenas de telefonia celular e dos aparelhos eletrônicos que estão sempre ligados na tomada de eletricidade.

No próximo máximo solar “obrigará” a Terra a auto regular-se para proteger-se da grande chuva de prótons que está aumentando, cujo máximo espera a NASA que seja de uns 30 a 50% mais potente que os normais.

É uma grande oportunidade para o ser humano, pois ao aumentar o campo magnético terrestre, aumentará o nosso, produzindo (se tudo segue o padrão natural de auto regulação) uma melhor saúde, e um despertar em maior numero de pessoas.

Ac Tah, um descendente do povo maia ensina uma dança que remonta os 3.000 anos, para poder receber e dar energia que está vibrando o universo, juntamente com o alinhamento do centro da galáxia, dos prótons, isso nos fará equilibrar-nos fisicamente e mentalmente, alinhando nossos hemisférios direito e esquerdo e aumentando nosso campo magnético do corpo, automaticamente sintonizando com a Energia da Terra (campo magnético, núcleo), entrando em sintonia direta com a Energia do UM, Porque SOMOS UM, é isso que falta aprender todos. É isso que ensina Ac Tah, que tudo é energia, que o povo Maia ensina a MANTER essa energia no seu corpo. Pra muitos dançar é diversão, pra eles, é geração e doação de Energia.

Magnetismo e Saúde

Foi o cientista Albert Gauss que, no século XIX criou a tabela que relaciona a quantidade de magnetismo com a saúde. Todos nós deveríamos ter pelo menos 700 a 750 Gauss para que se esteja realmente bem de saúde. No entanto, com a diminuição do campo magnético terrestre, verifica-se que em média, o ser humano possui um défice de pelo menos 200 Gauss. Quando o magnestismo na pessoa se encontra abaixo de 300 Gauss o risco de doença é bastante elevado.

Essa escassez magnética é também agravada pelo elevado número de construções de cimento e ferro que existem no mundo de hoje. Estas isolam as pessoas do contato mais direto com a força magnética. O resultado é a diminuição do magnetismo no ser humano, o que exercerá profunda influência sobre a sua saúde e até mesmo sobre o seu estado de ânimo. Uma das formas de evidenciarmos o efeito que a diminuição do campo magnético exerce sobre nós, é observarmos o que acontecia aos astronautas quando íam para o espaço.

Uma vez fora do raio de ação do campo magnético terrestre, os astronautas tinham que enfrentar vários problemas, como tonturas, espasmos musculares e sobretudo, osteoporose, provocada pela alteração grave do metabolismo, do cálcio e perda de massa óssea. Os primeiros astronautas perdiam cerca de 80% da densidade dos seus ossos. As naves espaciais actuais possuem geradores de campo magnético que eliminam esses problemas. O sistema cardiovascular e o sistema imunológico são os mais afetados pela diminuição do magnetismo.

Sinais clínicos associados:

• Dores nas costas, ombros e nuca

• Insónicas

• Constipações constantes

• Alterações na tensão arterial

• Alterações digestivas, neurológicas e circulatórias

O Magnetismo atua sobre o corpo humano gerando um novo tipo de electricidade, a indução electromagnética, capaz de ionizar o sangue, activando deste modo a circulação sanguínea, contribuindo para a melhor oxigenação das células e principalmente melhorando o funcionamento do sistema nervoso. As ondas magnéticas produzem um aumento do aporte de oxigénio tecidual através da magnetização da apoferrina das hemácias (metal de ferro, constituinte da hemoglobina, existente nos glóbulos vermelhos), aumentando muito o metabolismo envolvido nas cicatrizações e nos processos de regeneração.

Em contato com o organismo, a terapia magnética:

• Aumenta a ionização do sangue

• Melhora a circulação sanguínea

• Descontrai os nervos

• Relaxa os músculos

• Diminui a tensão nervosa

• Ajuda a eliminar a energia estática

Antigravidade (varios jeito de levitar)

1. INTRODUÇÃO

Manter um corpo suspenso no ar, sem qualquer apoio aparente, parecendo desafiar a lei da gravidade, é reconhecido como fenômeno de levitação. Esse "apoio", necessariamente, deverá aplicar no corpo suspenso uma força, vertical para cima, suficientemente intensa para equilibrar o peso do corpo. Em se tratando de corpo extenso, a estabilidade de equilíbrio também deve ser analisada. A levitação magnética é o resultado da ação de campos magnéticos sobre alguma grandeza associada ao corpo suspenso. São exemplos simples: os ímãs suspensos sob a ação de outros ímãs (campo magnético criado por um, agindo sobre a massa ferromagnética do outro, e vice-versa). Um outro exemplo, mais sofisticado, foi descoberto em 1987 pelo francês Georg Bednorz e o alemão K. A. Muller. Eles produziram uma cerâmica supercondutora de eletricidade, misturando bário, lantânio, cobre e oxigênio. A supercondutividade, fenômeno apresentado por certas substâncias como metais e cerâmicas especiais, caracteriza-se pela drástica diminuição da resistência elétrica em temperaturas muito baixas. Com isso, a corrente flui pelo material sem perder energia. Ao comprovarem a importância prática do fenômeno, os cientistas abriram campo para diversas aplicações, como computadores cada vez mais ágeis, reatores de fusão nuclear com energia praticamente ilimitada e monotrilhos rapidíssimos, projetados para serem o transporte de massa do século XXI.

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2. TIPOS DE LEVITAÇÃO MAGNÉTICA

Nesta seção, serão apresentados alguns dos principais tipos de levitação magnética, bem como algumas das principais aplicações na área de Engenharia, em especial os tipos de levitação utilizados nos trens de alta velocidade. Não entendeu como isto é possível? Fácil: o trem inteiro levita acima da sua plataforma de sustentação, reduzindo a zero o contato com qualquer superfície sólida (eliminação do atrito), o que faz com que a única força que se oponha ao movimento seja a resistência do ar.

2.1 Repulsão entre ímãs permanentes

Este fenômeno ocorre entre ímãs permanentes devido à repulsão de polos de mesma natureza (figura 2.1), gerando assim a levitação. Neste sistema, torna-se necessário a utilização de vínculos mecânicos para que impeça o giro do sistema (no caso, o lápis da figura 2.1), cuja instabilidade é conhecida como Teorema de Earnshaw.

Figura 2.1 - Repulsão entre polos iguais de ímãs permanentes.
Fonte: Serway (2003).

2.2 Levitação eletromagnética

Também denominada de levitação por atração, a levitação eletromagnética é aquela em que um corpo ferromagnético é mantido suspenso pela força atrativa de um eletroímã. Na figura 2.2, é apresentado o diagrama de uma esfera levitando sob a ação de um campo magnético. Nesta esfera atuam a força peso e a força magnética, resultante da atração da esfera pelo eletroímã em função da distância entre a esfera e o eletroímã e da corrente que circula na bobina.

Figura 2.2 - Diagrama da levitação eletromagnética.
Fonte: LASUP.

A figura 2.3 ilustra o uso da levitação eletromagnética utilizada no trem Transrapid de alta velocidade, desenvolvido pela Transrapid International S. A., na Alemanha.

Figura 2.3 - Veículo de transporte utilizando a levitação eletromagnética.
Fonte: adaptada de www.maglev.com

O Transrapid é o primeiro trem comercializado no mundo que utiliza a levitação eletromagnética. Veículos utilizando este tipo de levitação alcançam uma velocidade de até 430 Km/h.

2.3 Levitação eletrodinâmica

A levitação eletrodinâmica ou levitação por repulsão emprega um condutor na presença de um fluxo magnético variável, criando assim uma corrente elétrica induzida no condutor. Com isso, pela Lei de Faraday - Lenz, a corrente deverá possuir sentido contrário ao sentido da bobina indutora. Como estas correntes estão em sentidos contrários, ocorrerá uma repulsão entre a bobina indutora e o condutor.

Figura 2.4 - Princípio de funcionamento do maglev. Os eletroímãs são alimentados com corrente alternada, alternando a polaridade dos imãs de guia nas paredes.
Fonte: adaptado de Globo Ciência - janeiro/97 e Como Funciona, Editora Visor do Brasil.

A grande diferença entre um trem maglev e um trem convencional é que os trens maglev não têm um motor, pelo menos não o tipo de motor usado para puxar os vagões de trem típico em trilhos de aço. O motor para os trens maglev é quase imperceptível. Em vez de usar combustível fóssil, o campo magnético criado pela bobina eletrificada nas paredes do trilho guia e o trilho se juntam para impulsionar o trem. A bobina magnética ao longo dos trilhos, chamada de trilho guia, repele os grandes ímãs supercondutores sob o trem, permitindo que este levite entre 1 a 10 cm sobre o trilho guia. Uma vez que o trem esteja levitando, a energia é suprida pelas bobinas dentro das paredes do trilho para criar um sistema único de campos magnéticos que puxam e empurram o trem pelo trilho guia (veja figura 2.4). A corrente elétrica fornecida às bobinas nas paredes do trilho guia é constantemente alternada para mudar a polaridade da bobina magnetizada. Esta mudança na polaridade leva o campo magnético na parte frontal do trem a puxar o veículo para frente, enquanto o campo magnético atrás do trem adiciona mais um empurrão para frente. Os trens maglev flutuam em uma almofada de ar, eliminando a fricção. Esta falta de fricção, juntamente com os projetos aerodinâmicos, permitem que esses trens alcancem velocidades de transporte terrestre surpreendentes de mais de 500 km/h. Este tipo de levitação é utilizado no projeto japonês desenvolvido pela Japonese Railways.

Supercondutor como ímã

O conceito de supercondutor, como um material capaz de expulsar completamente o fluxo magnético de seu interior, não é incompatível com a capacidade de reter fluxo magnético.

Verifica-se experimentalmente que uma amostra supercondutora pode-se tornar um verdadeiro ímã, apresentando densidades de fluxo magnético da ordem de 14 T dependendo da temperatura de operação.

Levando-se em conta que os melhores ímãs permanentes cilíndricos disponíveis atualmente (NdFeB) fornecem densidades de fluxo da ordem de 1T, fica evidenciada a imensa superioridade e as potencialidades do uso de supercondutores como fonte de fluxo magnético.

Em toda a tecnologia que emprega supercondutores, é necessário um gasto com a refrigeração das amostras supercondutoras, mas ainda assim o processo é vantajoso, pois para se conseguir um fluxo magnético de mesma intensidade, seria necessário recorrer ao uso de eletroímãs cujo consumo de energia elétrica é bastante alto.

2.4 Levitação diamagnética

Todo material diamagnético submetido a um campo magnético externo apresenta um momento dipolar magnético orientado no sentido oposto ao do campo aplicado. Se o campo magnético aplicado é não-uniforme, o material diamagnético é repelido da região onde o campo magnético é mais intenso para a região onde o campo magnético é menos intenso. Assim, se o campo magnético aplicado for muito intenso, um material diamagnético será repelido pelo campo, podendo, portanto, levitar na presença deste campo, como mostra a figura 2.5.

Figura 2.5 - Materiais a) diamagnéticos e b) paramagnéticos expostos a um campo externo representado pelas linhas de indução em azul. Os materiais paramagnéticos são atraídos para a região onde o campo magnético é mais intenso, e os diamagnéticos são repelidos dessa região.

Nas substâncias ferromagnéticas e paramagnéticas, a repulsão diamagnética também se apresenta, mas é muito pequena se comparada à atração e repulsão magnéticas propriamente ditas, sendo praticamente imperceptível. A água é um bom diamagneto, assim como a maioria das substâncias orgânicas e o carbono. Veja, na Figura 2.6, uma maneira mais fácil de levitação diamagnética utilizando uma pequena placa de carbono (mais especificamente, de grafite pirolítica) levitando acima de um ímã permanente.

Figura 2.6 - Placa de carbono (um material diamagnético) levitando sobre ímã natural.
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Diamagnetism

De todos os materiais, o que apresenta maior efeito diamagnético é o bismuto. O que explica a Figura 2.7: as duas peças entre as quais o pequeno ímã levita são de bismuto puro.

Figura 2.7 - Ímã levitando entre duas placas de bismuto (material diamagnético).
Fonte: http://sci-toys.com/scitoys/scitoys/magnets/suspension.html

2.4.1 Levitação diamagnética em supercondutores

Em 1908, H. Kamerlingh Ones iniciou a física de baixas temperaturas liquefazendo o Hélio em seu laboratório em Leiden. Três anos depois, quando analisava a resistividade de uma amostra de Mercúrio, notou que abaixo de 4,15 K, a resistividade desta caía abruptamente a zero. Inicia-se o fascinante mundo da supercondutividade. Em 1993, Walther Meißner e Robert Ochsenfeld descobriram que, ao expor um material supercondutor a um campo magnético externo, ele excluía todo fluxo de seu interior até um campo crítico, Hc, acima do qual o efeito supercondutor era destruído. Esse efeito ficou conhecido por Efeito Meißner-Ochsenfeld, comumente chamado

Efeito Messner (veja figura 2.8). Assim, a supercondutividade é um fenômeno que afeta alguns materiais e se manifesta apenas em temperaturas extremamente baixas. Ela se caracteriza pela eliminação da resistividade do material e pela exclusão de qualquer campo magnético de seu interior. O que traz duas consequências extraordinárias: em temperaturas extremamente baixas, um supercondutor apresenta resistência nula à passagem de uma corrente elétrica (por não apresentar resistividade) e torna-se um diamagneto perfeito (por não conter campo magnético).

Figura 2.8 - Efeito Messner em supercondutores. Abaixo de uma temperatura crítica, o material se torna um diamagneto perfeito.
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Supercondutividade.

Quando aproximamos o magneto da amostra, em estado supercondutor, ocorre o aparecimento de supercorrentes na superfície do material. Estas supercorrentes geram um campo magnético que se opõe ao campo magnético externo, tornando nula a indução magnética dentro do supercondutor. Os dois campos, o do magneto e o do supercondutor, causam uma repulsão, como dois polos magnéticos do mesmo sinal. O supercondutor passa a agir como um espelho magnético. A levitação ocorre pois a força magnética, na superfície do supercondutor, é maior que a força peso, levando o ímã a subir até encontrar o ponto de equilíbrio.

A Fig. 2.8 mostra o comportamento das linhas de indução do magneto quando este está próximo da amostra na temperatura acima da Temperatura crítica (Tc) para que o efeito descrito acima ocorra, portanto, no estado normal. Ao lado, vê-se a exclusão das linhas de fluxo magnético pela amostra supercondutora, agora numa temperatura abaixo da Tc. Estas propriedades dos supercondutores permitiram o desenvolvimento de novas aplicações tecnológicas, entre as quais: geradores elétricos e motores (menores e eficientes); bobinas para aparelhos de ressonância magnética nuclear (medicina); magnetos para aceleradores de partículas e reatores de fusão nuclear; transportes com levitação magnética; aparelhos que permitem realizar medidas magnéticas extremamente sensíveis; aplicações na óptica quântica; componentes eletrônicos (como por exemplo, microprocessadores mais rápidos, devido eliminação do problema do calor); antenas de ondas eletromagnéticas.

O que ganhamos com estas tecnologias?

Economia de energia; menos perdas dissipativas e melhor aproveitamento de recursos; melhor produção de energia; geradores mais eficientes e de dimensão mais reduzida; melhor armazenamento de energia; baterias e condensadores de mais elevado rendimento, menores, sem perdas; transporte de energia sem recorrer ao sistema normal de elevação de tensão; acesso a novos campos e novas descobertas.

2.5 Levitação magnética por rotação

Dentro do tema 'Levitação magnética', vamos descrever um curioso dispositivo, registrado sob o nome "Levitron", que é comercializado como 'brinquedo'. O Levitron comporta duas partes distintas: uma base (que é colocada sobre a mesa de trabalhos) e um pião com eixo alongado. A base e o pião são essencialmente dois ímãs, porém, colocados de tal forma que os polos de mesmo nome se defrontam (por exemplo, o Polo Norte da base e o Polo Norte do pião). O ajuste desses ímãs, durante o processo de fabricação, deve ser feito de modo bastante cuidadoso.

Figura 2.9 - Princípio de funcionamento de um Levitron.
Fonte: http://www.feiradeciencias.com.br/sala13/13_36.asp

Surgem, como era de se esperar, quatro forças magnéticas sobre os polos magnéticos do pião: duas de repulsão e duas de atração, com respeito aos polos dos ímãs da base e uma força gravitacional (seu peso) com relação à Terra.

A dependência relativa à distância dessas forças magnéticas faz com que (devido ao modo como os ímãs são dispostos) a resultante delas se oponha à força gravitacional e, assim, o pião levite sobre a base, como mostram as figuras 2.9 e 2.10. Entretanto, qualquer que seja a mínima inclinação em relação à vertical (e isso é impossível de evitar), tais pares de forças magnéticas criam momentos (binários, torques) que tendem a tombar o pião, levando-o para baixo. É impossível mantê-lo levitando 'estaticamente'.

Figura 2.10 - Levitação magnética por rotação.
Fonte: http://www.feiradeciencias.com.br/sala13/13_36.asp

Para evitar que isso ocorra, o pião deve estar descrevendo um movimento de rotação, já que, nessa condição, o momento atua de forma giroscópica e o eixo do pião não tomba, mantendo-se mais ou menos na mesma direção que aquela do campo magnético resultante. O momento de rotação é equivalente ao movimento de precessão de um pião comum. O eixo é, em princípio, quase vertical, porém conforme a velocidade angular vai diminuindo, uma leve oscilação aparece nesse eixo. Com efeito, o princípio de funcionamento é similar ao de um pião comum (veja figura 2.10). É quase impossível que um pião comum, sem girar, fique equilibrado sobre sua ponta metálica e não caia. Entretanto, enquanto está girando, o equilíbrio se mantém. Ao diminuir a velocidade esse pião comum começa 'a balançar a cabeça' até que, finalmente, cai. Exatamente isso é o que ocorre com o Levitron. O aspecto da estabilidade é muito delicado no Levitron. Definitivamente, o sistema apenas funciona dentro de limitada faixa de alturas, algo entre 3 e 4 cm contados desde o centro da base. A altura final para o equilíbrio depende principalmente do peso do pião e das forças de campo devidas à base.

2.6 Levitação magnética em turbina eólica 

A energia eólica é vista de forma muito simpática por todos aqueles que se preocupam com o meio ambiente. Os especialistas em energia, contudo, afirmam que a eletricidade produzida pelo vento necessitará de mais tecnologia e menos custos se quiser entrar para valer como uma fonte de geração definitiva.

Figura 2.11 - Turbina eólica com levitação magnética.
Fonte: http://novaenergia.net/forum/viewtopic.php?f=27&t=5032&start=0.

A empresa MagLev apresentou na China aquela que poderá ser a solução tecnológica que faltava para a viabilização econômica da energia eólica (veja figura 2.11). Com um design totalmente diferente dos tradicionais cata-ventos, a turbina MagLev utiliza levitação magnética para oferecer um desempenho muito superior em relação às turbinas tradicionais. 

As pás verticais da turbina de vento são suspensas no ar acima da base do equipamento. Ao invés se sustentarem e de girarem sobre rolamentos, essas pás ficam suspensas (levitam magneticamente), sem contato com outras partes mecânicas - e, portanto, podem girar sem atrito, o que aumenta exponencialmente seu rendimento.

A turbina utiliza ímãs permanentes feitos de neodímio, e não eletroímãs, que poderiam diminuir seu rendimento líquido, já que uma parte da energia gerada seria gasta para manter esses eletroímãs em funcionamento.

Segundo a empresa, a turbina MagLev consegue gerar energia a partir de brisas de apenas 1,5 metros por segundo e consegue suportar até vendavais de até 40 metros por segundo - o equivalente a 144 km/h. 

As maiores turbinas eólicas atuais geram 5 MW de potência. Já uma única MagLev gigantesca poderia gerar 1 GW, suficiente para abastecer 750.000 residências. Isso acontece porque a nova turbina pode ser construída em dimensões muito grandes, o que não acontece com os tradicionais cata-ventos.

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3. LEVITAÇÃO ACÚSTICA

A levitação acústica (figura 3.1) se aproveita das propriedades de ondas sonoras para fazer com que sólidos, líquidos e gases pesados flutuem.

Figura 3.1 - A levitação acústica permite que pequenos objetos, como gotículas de líquido, flutuem.
Fonte: http://ciencia.hsw.uol.com.br/levitacao-acustica.htm

Um levitador acústico básico tem duas partes principais: um transdutor, que é uma superfície vibratória que cria sons, e um refletor. Normalmente, o transdutor e o refletor têm superfícies côncavas para ajudar a focalizar o som. O processo é muito simples: uma onda sonora viaja do transdutor e é rebatida pelo refletor. Três propriedades básicas dessa onda é que a auxiliam a suspender objetos no ar. 

A primeira é que, como todos os sons, trata-se de uma onda de pressão longitudinal. Em uma onda longitudinal, o movimento dos pontos na onda é paralelo à direção de sua viagem, algo semelhante ao tipo de movimento que você veria se empurrasse e puxasse a extremidade de uma mola de brinquedo. A segunda propriedade é que a onda pode se refletir em superfícies, seguindo a Lei da reflexão, que afirma que o ângulo de incidência (o ângulo no qual algo atinge uma superfície) é igual ao ângulo de reflexão (o ângulo no qual ele deixa a superfície). E finalmente, quando uma onda sonora se reflete em uma superfície, a interação entre suas compressões e rarefações causa interferência. As compressões que encontram outras compressões se amplificam, e compressões que encontram rarefações acabam entrando em equilíbrio com elas. Algumas vezes, a reflexão e a interferência podem se combinar para criar uma onda estacionária. Essas ondas estacionárias parecem se deslocar para frente e para trás, ou vibrar em segmentos em vez de viajar de um lugar para outro. Essa ilusão de imobilidade é o que dá nome às ondas estacionárias. Ondas sonoras estacionárias possuem nós ou nodos definidos (áreas de pressão mínima) e antinodos ou ventres (áreas de pressão máxima) (veja figura 3.2). Os nós de uma onda estacionária são o "coração" da levitação acústica. Ao colocar um refletor à distância certaUm levitador acústico básico tem duas partes principais: um transdutor, que é uma superfície vibratória que cria sons, e um refletor. Normalmente, o transdutor e o refletor têm superfícies côncavas para ajudar a focalizar o som. O processo é muito simples: uma onda sonora viaja do transdutor e é rebatida pelo refletor. Três propriedades básicas dessa onda é que a auxiliam a suspender objetos no ar. 

A primeira é que, como todos os sons, trata-se de uma onda de pressão longitudinal. Em uma onda longitudinal, o movimento dos pontos na onda é paralelo à direção de sua viagem, algo semelhante ao tipo de movimento que você veria se empurrasse e puxasse a extremidade de uma mola de brinquedo. A segunda propriedade é que a onda pode se refletir em superfícies, seguindo a Lei da reflexão, que afirma que o ângulo de incidência (o ângulo no qual algo atinge uma superfície) é igual ao ângulo de reflexão (o ângulo no qual ele deixa a superfície). E finalmente, quando uma onda sonora se reflete em uma superfície, a interação entre suas compressões e rarefações causa interferência. As compressões que encontram outras compressões se amplificam, e compressões que encontram rarefações acabam entrando em equilíbrio com elas. Algumas vezes, a reflexão e a interferência podem se combinar para criar uma onda estacionária. Essas ondas estacionárias parecem se deslocar para frente e para trás, ou vibrar em segmentos em vez de viajar de um lugar para outro. Essa ilusão de imobilidade é o que dá nome às ondas estacionárias. Ondas sonoras estacionárias possuem nós ou nodos definidos (áreas de pressão mínima) e antinodos ou ventres (áreas de pressão máxima) (veja figura 3.2). Os nós de uma onda estacionária são o "coração" da levitação acústica. Ao colocar um refletor à distância certa de um transdutor, o levitador acústico cria uma onda estacionária. Quando a orientação da onda estiver paralela à força exercida pela gravidade, partes da onda estacionária irão possuir uma pressão constante para baixo e outras terão uma pressão constante para cima. Os nós, por sua vez, possuem pressão muito baixa. Os objetos se juntam logo abaixo dos nós, onde a pressão que uma onda sonora pode exercer sobre uma superfície, entra em equilíbrio com a força da gravidade.

de um transdutor, o levitador acústico cria uma onda estacionária. Quando a orientação da onda estiver paralela à força exercida pela gravidade, partes da onda estacionária irão possuir uma pressão constante para baixo e outras terão uma pressão constante para cima. Os nós, por sua vez, possuem pressão muito baixa. Os objetos se juntam logo abaixo dos nós, onde a pressão que uma onda sonora pode exercer sobre uma superfície, entra em equilíbrio com a força da gravidade.

Figura 3.2 - A levitação acústica utiliza a pressão do som para permitir que objetos flutuem.
Fonte: http://ciencia.hsw.uol.com.br/levitacao-acustica.htm

Pode parecer que é necessário muito trabalho para suspender pequenos objetos a apenas alguns centímetros de uma superfície. Levitar objetos pequenos, ou até animais pequenos, por distâncias curtas também pode parecer algo relativamente inútil. A levitação acústica, porém, possui várias utilizações, tanto no solo como no espaço, entre elas:

• A fabricação de equipamentos eletrônicos muito pequenos e de microchips costuma envolver o uso de robôs ou equipamentos complexos. Os levitadores acústicos podem realizar a mesma tarefa por meio da manipulação do som. Por exemplo, materiais fundidos levitados irão resfriar e endurecer gradativamente e, se estiverem em um campo sonoro ajustado corretamente, o objeto sólido resultante será uma esfera perfeita. De maneira semelhante, um campo com a forma correta pode forçar plásticos a se depositarem e endurecerem apenas nas áreas corretas de um microchip.
• Há ainda materiais que são corrosivos ou que reagem com recipientes comuns utilizados durante análises químicas. Os pesquisadores podem suspender esses materiais em um campo acústico para estudá-los sem o risco de os recipientes contaminarem a amostra ou serem destruídos. 
  
• O estudo da física das espumas possui um grande obstáculo: a gravidade. A gravidade puxa o líquido da espuma, fazendo que ela seque e se destrua. Com os campos acústicos, os pesquisadores podem conter a espuma no espaço, sem que haja interferência da gravidade, o que levaria a uma melhor compreensão de como a espuma desempenha certas tarefas, como a limpeza da água do oceano.

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4. LEVITAÇÃO QUÂNTICA

É difícil levitar objetos a alturas nanométricas de uma superfície?

Três pesquisadores nos Estados Unidos conseguiram obter, pela primeira vez, uma força quântica repulsiva. A descoberta poderá ser empregada em um grande número de aplicações nanotecnológicas. O feito dos pesquisadores foi demonstrar que um inusitado efeito quântico, conhecido como força (ou efeito) de Casimir, pode se manifestar não apenas de forma atrativa, mas também repulsiva, o que traz importantes implicações para a física. Em 1948, o físico holandês Hendrik Casimir (1909-2000) previu que duas placas condutoras perfeitas não carregadas eletricamente atrairiam uma a outra no vácuo, por conta das flutuações quânticas no campo eletromagnético no vácuo entre as placas(veja figura 4.1). Desde então, a previsão foi verificada diversas vezes, mas sempre de forma atrativa. Essa força se torna significativa quando o espaço entre duas superfícies metálicas, como o de dois espelhos um de frente para o outro, é menor do que 100 nanômetros. "Nesse caso, quando duas superfícies do mesmo material, como o ouro, são separadas por vácuo, ar ou um fluido, a força resultante é sempre de atração".

Figura 4.1 - Ilustração do efeito de Casimir. A Força de Casimir é a responsável pela incrível capacidade que lagartixas e moscas têm de se fixar nas paredes e no teto. 

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=010165070813

A força atrativa de Casimir tem sido medida com grande precisão e tem sido aplicada no desenho de dispositivos mecânicos em escala nanométrica. Mas, muitas vezes, a natureza da força, ou seja, sua atração tem levado a mais problemas do que soluções. "Um dos problemas é que os componentes em um dispositivo nanométrico podem acabar grudados de modo irreversível. A necessidade de uma força de Casimir repulsiva deriva do potencial de resolver esse problema e também para fazer com que objetos levitem em fluidos, o que pode encontrar aplicações na nanotecnologia."

Força quântica repulsiva: Propostas para o desenho de metamateriais capazes de produzir tal força repulsiva têm sido feitas, mas sem sucesso". No entanto, os pesquisadores substituíram uma das superfícies metálicas imersas em um fluido por uma de sílica (dióxido de silício) e verificaram que a força entre elas mudou de atração para repulsão. "Forças de Casimir repulsivas são de grande interesse, uma vez que podem ser usadas em sensores de força ou de torque ultrassensíveis para levitar um objeto imerso em um fluido em distâncias nanométricas da superfície. Dessa forma, esses objetos se tornam livres para realizar movimentos de rotação ou de translação em relação a outros com o mínimo de fricção estática, pois suas superfícies nunca entram em contato direto". As forças de Casimir atrativas limitam a miniaturização de dispositivos conhecidos como MEMS (Micro Electromechanical Systems), usados nas mais diversas aplicações, como no acionamento de airbags em automóveis. O motivo é que a atração faz com que as partes de um mecanismo se grudem umas nas outras, tornando-as inoperantes. Com a repulsão, o mesmo não ocorreria. Os autores do novo estudo apontam entre as aplicações potenciais da descoberta, o desenvolvimento de peças nanométricas baseadas na levitação quântica para situações em que é necessária a fricção estática ultrabaixa entre peças mecânicas micro ou nanométricas. Especificamente, os pesquisadores destacam a fabricação de novos tipos de bússolas, acelerômetros e giroscópios, todos em escala nanométrica.