
Cum functioneaza busolele?
Indiferent unde te afli pe Pamant, poti sa tii o busola in mana si iti va arata intotdeauna Polul Nord. Ce lucru grozav si de ajutor! Imagineaza-ti ca te afli in mijlocul oceanului si te uiti in jur pentru a vedea numai apa – nu te poti ghida nici dupa soare, fiind innorat. Cum ai putea sa-ti dai seama in ce directive sa te deplasezi, daca nu ai avea cu tine o busola care sa te indrume? Cu mult inainte de satelitii GPS si alte sisteme ajutatoare high – tech, busola le oferea oamenilor o modalitate usoara si ieftina de a se orienta.
Dar ce face o busola sa functioneze in modul in care o face? Si de ce este utila pentru detectarea campurilor magnetice mici? In acest articol, vom raspunde la aceste intrebari si vom vedea cum se poate crea o busola de la zero!
Busola este un dispozitiv extrem de simplu. O busola magnetica (spre deosebire de o busola giroscopica) este alcatuita dintr-un magnet mic si usor, care se balanseaza pe un punct central, fara frictiune. Magnetul poarta, in general, denumirea de ac. Un capat al acului este adesea insemnat cu “N” de la Nord sau este colorat intr-o modalitate anume pentru a reprezenta indicarea nordului. La suprafata, doar despre asta este vorba intr-o busola.
Campul magnetic al Pamantului
Motivul pentru care busola functioneaza este si mai interesant. Se pare ca te poti gandi la Pamant ca avand o bara magnetica uriasa in interiorul sau. Pentru ca partea nordica a busolei sa arate Polul Nord, trebuie sa iti imaginezi ca bara magnetica are capatul sudic la Polul Nord, dupa cum se vede si in diagram. Daca iti imaginezi lumea astfel, atunci vei observa ca regula tipica a magnetilor in care “opusele se atrag” va face ca portiunea nordica a acului busolei sa arate catre partea sudica a barei magnetice ingropate. Asadar, busola arata catre Polul Nord.
Pentru a fi complet siguri, bara magnetica nu se intinde exact de-a lungul axei de rotatie a Pamantului. In schimb, este usor deviat dinspre centru. Aceasta deviere este numita declinatie si majoritatea hartilor bune indica nivelul declinarii in diferite zone (din moment ce se schimba putin, depinzand de locul unde te afli pe planeta).
Campul magnetic al Pamantului este destul de slab la suprafata. La urma urmei, planeta Pamant are in jur de 12.742 de kilometri in diametru, deci campul magnetic are de strabatut o cale lunga pentru a stimula busola. De aceea busola are nevoie de un magnet usor si de un ac fara frictiune. Altfel, nu ar exista destula putere in campul magnetic al Pamantului pentru a intoarce acul.
Analogia barei magnetice uriase din interior explica de ce Pamantul are un camp magnetic, insa, evident, nu asta se intampla cu adevarat. Deci, ce se intampla cu adevarat?
Nimeni nu stie sigur, dar exista o teorie curenta. Dupa cum se vede, se crede ca centrul Pamantului consista, in mare, din fier topit (rosu). Insa, in centrul adevarat, presiunea este atat de mare, incat acest fier foarte fierbinte se cristalizeaza si devine solid. Convectia provocata de catre caldura ce este radiata din centru, alaturi de rotatia Pamantului, face ca fierul lichd sa se miste intr-un ritm rotativ. Se crede ca aceste forte de rotatie din stratul de fier lichid duc la fortele magnetice slabe din jurul axei de invartire.
Ca urmare a faptului ca Pamantul are un camp magnetic atat de slab, o busola nu este altceva decat un detector al oricarui camp magnetic creat de orice. De aceea putem folosi o busola pentru a detecta chiar si micul camp magnetic produs de catre un fir care transporta current electric.
Acum, sa vedem cum ne putem realiza propria busola.
Crearea propriei busole
Daca nu ai o busola, iti poti crea una, tu singur, asa cum o faceau oamenii acum cateva sute de ani. Pentru a-ti face propria busola, ai nevoie de urmatoarele materiale:
- Un ac sau o alta bucata de otel sub forma de fir (un an de gamalie indreptat, de exemplu)
- Un obiect mic, care sa pluteasca, precum un capac de pluta, fundul unui pahar din polistiren, o bucata de plastic sau capacul unei carafe de lapte.
- Un vas, de preferabil, o tava pentru placinte cu un diametru de 23 – 30 de centimetri si 2,5 centimetri de apa in ea.
Primul pas e sa transformi acul intr-un magnet. Cea mai usoara modalitate de a face asta este cu un alt magnet – freaca magnetul de ac de 10 – 20 de ori, dupa cum se vede mai jos.
Daca nu gasesti un magnet prin casa, doua surse posibile include un desfacator de conserve si un electromagnet pe care il poti face si singur.
Asaza pluta in mijlocul vasului.
Tehnica de “plutit pe apa” reprezinta o modalitate usoara de a crea o directie fara frictiune. Centreaza acul magnetic pe pluta si aceasta se va indrepta foarte usor catre nord. Ai creat o busola!
Busola giroscopica
O busola magnetica precum cea creata anterior prezinta cateva probleme atunci cand se foloseste pe platforme in miscare, ca avioanele sau vasele. Trebuie sa fie la un nivel echilibrat si are tendinta sa se corecteze destul de greu atunci cand platforma se intoarce. Din cauza acestei tendinte, cele mai multe vase si avioane folosesc busole giroscopice in loc.
Un giroscop rotativ, daca este plasat intr-un suport de rama si invartit, isi va pastra directia catre care arata, chiar daca rama se misca sau se roteste. In cazul unui girocompas, aceasta tendinta este folosita pentru a emula o busola magnetica. La inceputul calatoriei, axul girobusolei arata nordul, folosind o busola magnetica drept referinta. Un motor din girobusola lasa giroscopul sa se invarteasca, asa ca girobusola va continua sa arate nordul, ajustandu-se singura repede si cu acuratete, chiar daca vasul intampina valuri mari sau daca avionul trece printr-o zona cu turbulente. Periodic, girobusola este comparata cu busola magnetica pentru a se corecta eventualele erori care ar putea sa apara.
Pentru mai multe informatii despre busole, navigatie si alte subiecte similar, verifica lista de link-uri de pe pagina urmatoare.
Articole inrudite:
- De ce se misca Polul Nord?
- Cum sa gasesti Nordul adevarat?
- Intrebari despre busole
- Cum functioneaza electromagnetii?
- Cum functioneaza giroscoapele?
- Cum functioneaza GPS – urile?
- Cum functioneaza Magna Doodle?
- Cum functioneaza propulsia electromagnetica?
Alte linkuri grozave:
- Cum sa folosesti o busola
- Intelegerea si folosirea unei busole
- Cursuri despre folosirea busolei si notiuni de baza ale hartilor
- Originea magnetismului Pamantului
- Laboratorul magnetismului Pamantului.