Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 1 (gratuit)

Rezolvare scurtă

Acul busolei este un magnet mobil care se orientează în mod normal după câmpul magnetic al Pământului, indicând direcția Nord-Sud geografic. Dalta de călăfătuit este fabricată din fier/oțel (material feromagnetic). Fiind așezată în imediata apropiere a busolei, aceasta a exercitat o forță magnetică asupra acului, perturbând orientarea firească a busolei și indicând o direcție greșită. Prin îndepărtarea daltei, perturbația magnetică locală a dispărut, iar acul busolei s-a reorientat exclusiv sub influența câmpului magnetic terestru, indicând din nou direcția corectă.

Rezolvare detaliată

Pasul 1: Identificarea funcționării normale a unei busole

Busola conține un ac magnetic mobil care se orientează pe direcția liniilor câmpului magnetic terestru. Deoarece Pământul se comportă ca un magnet uriaș, polul nord magnetic al acului busolei este atras de polul sud magnetic al Pământului (aflat în apropierea Polului Nord geografic). Astfel, busola indică direcția Polului Nord geografic, asigurând orientarea corectă a corăbiei.

Pasul 2: Analiza cauzei perturbației

Dalta de călăfătuit este o unealtă metalică realizată din oțel sau fier, care sunt materiale feromagnetice. Un astfel de corp poate fi ușor magnetizat sau poate interacționa magnetic cu acul busolei. Fiind așezată foarte aproape de busolă (după felinar), forța magnetică exercitată de daltă asupra acului magnetic a fost mult mai puternică local decât atracția câmpului magnetic al Pământului.

Pasul 3: Explicarea abaterii și a revenirii cadranului

Din cauza apropierii daltei din fier, acul magnetic a fost deviat de la direcția nordului geografic, indicând o direcție eronată. Căpitanul a observat această nepotrivire raportându-se la poziția Soarelui pe cer. În momentul în care marinarul Gherasim a îndepărtat dalta din vecinătatea busolei, interacțiunea magnetică perturbatoare a dispărut. Acul magnetic a rămas influențat doar de câmpul magnetic terestru, revenind („s-a răsucit cuminte”) la orientarea sa corectă Nord-Sud.

Rezolvare scurtă:

Dalta din fier (material feromagnetic) a perturbat câmpul magnetic local, deviind acul busolei de la direcția nordului indicată de câmpul magnetic al Pământului. Îndepărtarea daltei a eliminat perturbația, permițând acului să revină la orientarea corectă dată de magnetismul terestru.

Cele mai importante aspecte ale lecției

Concepte fundamentale:
• Busola folosește un ac care este un magnet liber să se rotească, aliniindu-se cu liniile de câmp magnetic ale planetei.
• Pământul este un magnet uriaș care generează un câmp magnetic.
• Inversiunea polilor: Polul Sud magnetic al Pământului este situat în apropierea Polului Nord geografic (și invers). Astfel, polul nord al busolei arată spre Nordul geografic tocmai pentru că acolo este atras de Sudul magnetic terestru.
• Polii magnetici ai Pământului nu stau pe loc, ci se deplasează permanent.
Busola este un instrument folosit pentru orientarea în spațiu, la distanțe mari (navigație, explorare).
Acul busolei este, în esență, un mic magnet permanent care se poate roti liber în jurul unei axe verticale.
Lăsat liber, un ac magnetic se va orienta întotdeauna pe o anumită direcție, cu unul dintre poli arătând spre polul Nord geografic al Pământului. Interacțiunea acului cu Pământul se face de la distanță, prin intermediul câmpului magnetic.
Pământul funcționează ca un magnet uriaș în formă de bară, generând în jurul său un câmp magnetic. Aceasta explică de ce acul busolei se aliniază pe o direcție precisă.
Atenție la diferența dintre polii geografici și polii magnetici! Polul Sud magnetic al Pământului se află în apropierea Polului Nord geografic.
O diagramă a Pământului secționat, având desenat în interior un magnet bară uriaș. Polul Sud (S) al acestui magnet interior este îndreptat spre Polul Nord geografic al planetei, iar Polul Nord (N) al magnetului este îndreptat spre Polul Sud geografic. Liniile de câmp magnetic ies din emisfera sudică și intră în emisfera nordică.
Deoarece polii magnetici opuși se atrag, polul nord al acului busolei este atras de Polul Sud magnetic al Pământului (care se află la Nordul geografic).
Polii magnetici ai Pământului nu sunt ficși. Aceștia se deplasează permanent de-a lungul timpului. Prin urmare, locația exactă a Polului Nord magnetic variază de la un an la altul.

Exerciții și probleme

Ușoară: Ce reprezintă acul unei busole și cum interacționează acesta cu Pământul?
Acul unei busole este un mic magnet permanent care se rotește liber pe o axă. Acesta interacționează cu Pământul de la distanță, prin intermediul câmpului magnetic terestru, orientându-se pe direcția polilor magnetici ai planetei.
Medie: Dacă te afli la Polul Nord geografic, ce pol magnetic al Pământului se află sub tine? Explică de ce acul busolei indică Nordul.
Sub tine (în apropiere) se află Polul Sud magnetic al Pământului. Acul busolei indică Nordul geografic deoarece polul nord al micului magnet din busolă este atras de Polul Sud magnetic al planetei (interacțiunea de atracție între poli opuși).
Medie: Ai la dispoziție o bară metalică aparent obișnuită și un fir de ață. Cum poți verifica dacă această bară este magnetizată, folosindu-te de magnetismul terestru?
Legi bara metalică la mijloc cu firul de ață și o lași să atârne liber, astfel încât să se poată roti. Dacă bara este magnetizată, ea se va comporta ca acul unei busole și se va opri mereu orientată pe direcția Nord-Sud geografic, indiferent de cum o rotești inițial.
Dificilă: Te afli în interiorul unui submarin construit integral cu pereți groși din oțel. Poți folosi o busolă clasică pentru a te orienta corect? Argumentează răspunsul.
Nu, nu poți folosi o busolă clasică în mod fiabil. Oțelul (care conține fier) este un material feromagnetic. Pereții submarinului vor ecrana și deforma câmpul magnetic terestru în interior. Mai mult, acul magnetic al busolei va fi atras direct de pereții de oțel ai submarinului, indicând o direcție eronată, independentă de polii magnetici ai Pământului.

Învinge
tema
cu mii de rezolvări, lecții și teste: