Forum libero

Scritto da: avvelenato
> sono un ingegnere fallito mancato, ricordatelo sempre.

Ieri, dopo aver letto il messaggio, ho passato il pomeriggio come segue. Non appena letto "lavoro" mi sono eclissato per due ore. Passata la paura, mi sono accorto che era un quesito di fisica. Letto il quesito, mi sono chiesto se riuscivo a capire come funziona da me senza leggere le spiegazioni. Cinque minuti dopo ti maledivo perché m'ero reso conto che la questione mi avrebbe occupato fino alla soluzione.
Poiché le mie nozioni di elettromanetismo sono lacunose già in origine (Fisica II a Fisica è un corso che si fa perché i programmi lo prevedono, argomenti assodati da sorvolare per passare al più presto a preparare futuri fisici delle particelle; a ingegneria è probabilmente più pedante ma fatto meglio) e parecchio arrugginite, ho passato qualche ora a cercare online una spiegazione elementare della forza magnetica. Non avendo trovato quanto volevo, in preda alla frustrazione mi sono detto: leggiamoci i link e i commenti, la cosa che cerco sarà lì, e infatti c'era anche se senza spiegazione. Il resto della giornata l'ho passato a chiedermi: con tutta quella gente che ne discute online, sarà davvero così semplice?

Ad esempio, perché il diametro della pila dev'essere minore di quello dei magneti? Finora l'unica spiegazione che mi sono dato è "per ridurre l'attrito".

Farei un disegno ma il computer a cui è attaccato lo scanner attende da tempo una risuscitazione. Quindi dovrai accontentarti di rudimentali schemi in caratteri ASCII.

Dunque la pila, tramite i magneti placcati in metallo, forma un circuito elettrico che genera un campo magnetico in un tratto del solenoide, e fin qui è facile. Il campo magnetico muove i magneti, ma come essi si muovono in avanti il campo si muove con loro e il moto si mantiene.

Ma perché il campo magnetico muove i magneti? L'ago della bussola mica si sposta, gira soltanto! È questo il punto che mi sfuggiva, su cui non mi sovvengono più le nozioni. In un commento leggiamo che un magnete in un campo magnetico costante, con le linee di campo parallele, non si muove, ma se il campo non è costante, con linee divergenti, si muove. Diamolo per oro colato e prendiamolo come punto di partenza.

All'interno del (tratto di) solenoide il campo magnetico è pressoché costante, ma agli imbocchi del tratto di solenoide, dove si trovano i magneti, non lo è perché le linee escono dal solenoide e gli girano intorno per rientrare dall'altra parte, quindi sposta i magneti.
Prendiamo il magnete di testa:

        N
        S
    \   |   /

Il magnete è rappresentato da N e S uno sopra l'altro, sotto ci sono le linee divergenti in uscita dal solenoide (immaginale come frecce orientate in alto). Ho messo il nord sopra perché mi pare che nel video lo metta in avanti. Tralasciamo i dettagli e diciamo che questa configurazione esercita sul magnete una forza verso l'alto.

Ora giriamo la figura di 180 gradi:

    /   |   \
        S
        N

In questa figura le linee di campo sono orientate verso il basso e la forza spinge il magnete verso il basso, per simmetria dato che abbiamo semplicemente girato il tutto.

Ma questa non è la situazione che si ha all'estremo opposto del trenino. In coda al trenino le linee di campo entrano nel tratto di solenoide, quindi dobbiamo immaginarle verso l'alto. Se orientate verso il basso spingono il magnete verso il basso, orientate verso l'alto lo spingono verso l'alto, cioè nella stessa direzione del magnete di testa. Da questo ragionamento vediamo quindi che l'orientamento del magnete per ottenere una forza verso l'alto è come in figura.

Questa descrizione qualitativa spiega, senza entrare nel merito delle forze, perché il magnete di testa ha il nord in avanti e quello di coda il sud in avanti, cosa che pare sorprendere parecchi dei commentatori.

L'effettivo orientamento delle linee di campo dipende dal verso della corrente, da come è messa la pila, e da come si avvita il solenoide.

Per una descrizione quantitativa occorrerebbe l'espressione della forza che un campo magnetico esercita su un magnete, l'espressione del campo magnetico generato da un solenoide percorso da corrente, informazioni varie sui magneti e sulla corrente generata dalla pila (cioè sulla resistenza del metallo che placca i magneti e del cavo di rame dato che il voltaggio della pila è noto), e infine una valutazione dell'attrito dei magneti contro la molla di rame.

L'aspetto fisicamente interessante sarebbe derivare l'espressione della forza che il campo esercita sul magnete da forze più elementari, ad esempio dalla forza di Lorentz.

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> > Scritto da: avvelenato
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> > > > Scritto da: avvelenato
> > > >
> > > > Aah. Per la spiegazione quantitativa sgancia i trenta dollari e scarica il papiro. Poi ne voglio una copia gratis.
> > > >
> > >
> > > L'idea è quella, solo che se esaurisco i 30$ per comprare il paper non posso pagarti nulla per riceverne una spiegazione dettagliata con la pazienza che ti contraddistingue
> > >
> > > > Comunque la spiegazione quantitativa non aggiunge granché alla comprensione del fenomeno.
> > >
> > > Questo lo dici te, e poi i numeri son belli.
> > >
> >
> > Ho provato a scaricarlo da sci-hub , ma dopo avere caricato 17 cosi (pagine?) adesso mostra sempre una pagina e non capisco che devo fare o dove scliccare.
> > A voi si vede?
>
> Ti pareva che la suora lo trovava, dovremmo metterlo nell'angolo lì in alto del browser al posto di Google.
>
> Io vedo una barra di scorrimento che arrivata a 18/18 mostra una pagina con qualche scritta in cirillico e niente da cliccare, cioè lo stesso punto a cui sei arrivato tu.

idem, ho tradotto la pagina e dice qualcosa tipo "ricerca proxy per download in corso" e poi "proxy adatti trovati 10000 / 104378342342", però zero link.