In this work, considering a simplified model we estimate the magnetic moment m ¯ associated to two neodymium magnets with different geometries. We investigated how the effect of temperature modifies magnetic properties, such as the intensity of the magnetic field evaluated at the extreme of these magnets, based on these results we present a fictitious anomaly as an didactic purpose inspired by the discussion built throughout the work, which allows illustrating a current problem in the scenario of high energy physics, known as the muon (g-2) anomaly.

Neste trabalho, considerando um modelo simplificado, estimamos o momento magnético m ¯, associado a dois ímãs de neodímio com diferentes geometrias. Investigamos como o efeito da temperatura modifica propriedades magnéticas, como a intensidade do campo magnético avaliada no extremo destes magnetos, a partir destes resultados apresentamos uma anomalia fictícia de cunho didático inspirado na discussão construída ao longo do trabalho, que permite ilustrar um problema atual no cenário de física de altas energias, conhecido como anomalia (g-2) do múon.

O movimento descrito por magnetos em queda dentro de tubos é um fenônemo com grande potencial didático para explorar leis físicas importantes como a da queda dos corpos exposta por Galileu e a da indução atribuída à Faraday e Lenz. Enquanto o magneto descreve um movimento acelerado em tubos não-metálicos, se os tubos são paramagnéticos ou diamagnéticos o movimento é apenas inicialmente acelerado, porém rapidamente torna-se uniforme devido à ação de uma força resistiva. Neste trabalho propomos um aparato experimental de baixo custo para estudar estes comportamentos de modo quantitativo e, não apenas qualitativamente, como é feito em muitos laboratórios didáticos de física. O aparato dispõe de um sensor ultrassônico, acoplado ao microcontrolador Arduino, que possibilita acompanhar o deslocamento do magneto em intervalos curtos de tempo e, com estes valores, obter sua velocidade e/ou aceleração. Para testar a eficácia do aparato analisamos a queda de um imã dentro de tubos metálicos e não-metálicos e os resultados obtidos mostraram boa concordância com os previstos teoricamente. Além disso, ao compararmos duas abordagens teóricas distintas para a determinação da velocidade terminal do imã em tubos metálicos, verificamos que uma delas resulta em um valor duas vezes maior e, portanto, um fator multiplicativo deve ser inserido para que os resultados tornem-se coerentes.

The movement exhibited by falling magnets inside pipes is a phenomenon of great potential to explore important physical laws such as the falling bodies of Galileo and Faraday-Lenz ones. While the magnet describes an accelerate movement in non-metallic pipes, in non-ferromagnetic metallic pipes it quickly becomes uniform due to a resistive force acting. In this work we propose a low cost experimental apparatus to thoroughly study both behaviors. An ultrasonic sensor is coupled to the Arduino microcontroller to monitor the magnet displacement in short time intervals and, thereafter, the speed and acceleration are determined. To verify the proposed apparatus, we investigate the magnet motion in metal and non-metallic pipes and we obtained consistent results with the underlying theory, which suggests an efficacy of the apparatus. In addition, when we compare two different theoretical approaches, we verify it is necessary to introduce a multiplicative factor in one of them so that the results become coherent.

Neste trabalho exploramos o potencial didático de um motor homopolar linear com o objetivo de ilustrar o princípio de funcionamento de um acelerador de partículas. A fim de estabelecer o mecanismo de funcionamento de um motor homopolar linear, consideramos uma analogia com a descrição de um motor homopolar rotatório, e partir deste apresentamos os princípios de funcionamento deste dispositivo e estabelecemos um limite teórico para a velocidade do motor linear. De posse dos dados gerados experimentalmente para a velocidade do elemento móvel do motor, cujo o resultado está em conformidade com o limite teórico estabelecido, ilustramos o princípio de funcionamento de um acelerador de partículas linear (LINAC).

In this work we explored the didatic potential of a linear homopolar motor for the purpose of illustrating the principle of operation of a particle accelerator. In order to establish the operating mechanism of a linear electric motor, we consider an analogy with the description of a rotary homopolar motor and from this we present the operating principles of this device and we establish a theoretical limit on the speed of the linear motor. Assuming experimental results for the speed of the movable element of the system, whose result is in accordance with the theoretical limit, we illustrate the operating principle of a linear particle accelerator (LINAC).