En muchas ocasiones la ciencia, y en particular la física, parece magia, y no hay otro fenómeno que nos haga pensar de inmediato de esa manera que el electromagnetismo. Hace un par de años, Hamdi Ucar, un ingeniero eléctrico que se encontraba trabajando en Göksal Aeroaunics, en Turquía, descubrió casi por equivocación una nueva manera de crear levitación magnética haciendo uso de uno de los principios más fundamentales y básicos de la física: movimiento angular, es decir, rotación.
La técnica de Ucar era colocar a cierta distancia un imán y ponerlo a rotar con un motor, de tal manera que acercando este imán en movimiento puedes atrapar a otro, haciéndolo levitar. Por unos segundos, la técnica hace que nos sintamos como Magneto de Marvel Comics.
Un efecto de interés
El descubrimiento causó furor dentro de la física e ingeniería, pero la pregunta de cómo funcionaba este fenómeno no estaba 100% explicada, hasta ahora. La levitación magnética siempre abre todo un espectro de posibilidades, más si tenemos diferentes formas de lograrla, por lo que era crucial entender el concepto detrás de lo que había encontrado Ucar.
La revista Physics Magazine, de la Sociedad Estadounidense de Física (APS), hace un recuento de los pasos seguidos por Ucar. Conectó un imán a un motor, haciendo girar al imán hasta alcanzar las 10,000 rpm. Al momento de acercarse al segundo imán, este se levanta y comienza a levitar, sin llegar a alcanzar al primer imán, como es normal que suceda con estos objetos cuando están suficientemente cerca.
Además de todo ello, el segundo imán no solo levita, sino que comienza a girar a una velocidad equiparable a la del que está rotando con el motor. Ucar también demostró que este efecto sucedía independientemente del ángulo con el que acercáramos el imán en movimiento. Para físicos e ingenieros quedaban claras algunas cosas de este fenómeno, pero no todas, como el mecanismo que estabiliza la rotación del imán que flota.
Respuestas inesperadas
Las respuestas llegaron después de que investigadores de la DTU Energy, de Dinamarca, recrearan el experimento y analizaran sus resultados. Sus conclusiones fueron publicadas en un artículo de la Physics Review Applied, de la misma APS.
Rasmus Bjørk y Joachim M. Hermansen fueron quienes publicaron el artículo y comentaron para una entrada en el blog de la DTU Energy, que la explicación detrás de este nuevo tipo de rotación magnética se encuentra en el acoplamiento de campo magnético con movimiento.
"Los imanes no deberían flotar cuando están juntos. Usualmente se atraen o se repelen. Pero resulta que si se hace rotar uno, se puede conseguir que otro flote. Y esa es la parte extraña. La fuerza que afecta a los imanes no debería cambiar por el mero hecho de girar uno de ellos, así que parece que hay un acoplamiento entre el movimiento y la fuerza magnética".
Comprobaron por su cuenta que cuando el imán flotante queda fijo, se orienta cerca del eje de rotación hacia el polo semejante del imán rotor. El giro del imán flotante trata de compensar la atracción hacia el otro, intentando acoplar polos no atrayentes (norte con norte y sur con sur). Esto rompe con la magnetostática (fenómenos magnéticos sin movimiento), pues polos semejantes no se atraen, pero en movimiento, las cosas se alteran. Esto no quiere decir que en movimiento los polos semejantes se atraen, sino que hay un giro que obliga a compensar las líneas de campo magnético que provocan el giro.
"Resulta que el imán flotante quiere alinearse con el imán giratorio, pero no puede girar lo bastante rápido para hacerlo. Y mientras se mantenga este acoplamiento flotará o levitará".
Futuras investigaciones definirán sus usos
Naturalmente, cuando el imán en rotación deje de moverse, el otro dejará de flotar. Esto es un experimento que se puede replicar en casa, utilizando un taladro, por ejemplo. Entre las pruebas del equipo de Dinamarca hubo varias caseras, utilizando imanes de neodimio y pegamento. Puedes encontrar el video en YouTube para observar este simple pero maravilloso efecto.
Este efecto apunta a tener muchos posibles usos, el primero de ellos la captura de imanes. Incluso podría servir para arrancar imanes que quedaron pegados a una superficie y que difícilmente pueden zafarse, pero todo va más allá de ello. Actualmente utilizamos levitación magnética para trenes o para volantes de maquinaria de alta velocidad.
Sin embargo, sus usos en el futuro dependerán de qué tan costoso, energéticamente hablando, sea hacer girar los motores para lograr el giro. Por lo que es una herramienta física que aún tiene mucho campo de investigación. Al final, los fenómenos del electromagnetismo han llegado a utilizarse hasta en los videojuegos, como sucede con el efecto Hall que utilizan los controles de diversas consolas.
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