La bussola e la maestra

Qualche mese fa ero a casa di un noto lettore di questo blog che mi à mostrato il libro di esperimenti scientifici di suo figlio.
Tra questi mi à colpito l’esperimento della bussola fatto con un ago magnetizzato e un dischetto di sughero messo in una bacinella d’acqua.


Mi à colpito perché in terza elementare anche la mia sciocca maestra me lo face fare a scuola, ma soprattutto perché il libro scriveva informazioni sbagliate come quelle che ci diede la maestra.

Mi ricordo infatti che dopo due mesi in cui l’ago era rimasto attaccato alla calamita propose di staccarlo e provare a fare la bussola. Però non era così sicura, tanto che ci chiese “cosa facciamo bambini? lo stacchiamo oppure aspettiamo ancora un po’? Perché se non è pronto e lo stacchiamo poi dobbiamo partire da capo a magnetizzarlo e abbiamo buttato via due mesi!
Non mi è ben chiaro perché lo chiedesse a noi, visto che il Ministero pagava lei per insegnare, ma soprattutto non capii sulla base di cosa dovevo risponderle. Come facevo a decidere se erano sufficienti due mesi o se ne servivano tre? Per quanto ne sapevo io all’epoca (ossia nulla) potevo solo sparare a caso, che non è proprio il modo migliore per agire quando si fa un esperimento scientifico.
Alla fine non ricordo nemmeno se l’esperimento funzionò. C’era però questa idea che il magnetismo sia qualcosa che “si carica”, che “matura”. Tanto che la maestra pensava ci volessero mesi per magnetizzare un ago posto in prossimità di una calamita.

Veniamo al libro. Nel riquadro “Consiglio” scrivono: dovrai sfregare più volte la calamita co l’ago perché quest’ultimo perderà velocemente il proprio magnetismo.

La prima cosa che mi à fatto sorridere è stata la parola “sfregare”. Forse ànno fatto un po’ di confusione con l’esperimento della bacchetta sfregata con un panno, però in questo caso non c’è proprio nulla da sfregare. Per magnetizzare un materiale ferromagnetico come un ago basta esporlo a un campo magnetico. E basta.

Prendete un materiale ferromagnetico vergine, ossia mai magnetizzato in precedenza (se non ce l’avete potete prendere un materiale già magnetizzato e smagnetizzarlo scaldandolo sopra la sua temperatura di Curie, che così diventa vergine di nuovo). Esponetelo a un campo magnetico: questo si magnetizza. Quando però togliete il campo magnetico il materiale non torna allo stato precedente, rimane magnetizzato. Certo, non come quando era esposto al campo magnetico, un po’ cala, però non torna a zero. Quanto rimane magnetizzato dipende dal tipo di materiale.

Semplificando un po’, questo processo non dipende dal tempo. Se lasci esposto l’ago al campo magnetico 5 secondi, 5 ore o 5 mesi non cambia nulla. Il processo è quasi istantaneo.
Dico “quasi” perché in realtà per fare in modo che l’ago si magnetizzi i domini magnetici si devono orientare secondo la direzione del campo magnetico. Il dominio che è orientato nella stessa direzione del campo magnetico “ingrassa” e mangia lo spazio di quello che è orientato in direzione opposta.
Per consentire questo i muri che dividono i domini si devono spostare e questo processo non è istantaneo: la velocità dei muri di dominio dipende da tanti fattori ma rimane nell’ordine di grandezza delle centinaia di metri al secondo. Quindi, in buona sostanza, possiamo considerare il processo istantaneo ai fini pratici.

Qundi no, cara signora maestra. Non serve lasciare l’ago per mesi sulla calamita, si magnetizza subito. Se lo lasci lì per mesi non è che si magnetizza di più. Rimane nello stesso stato, non c’è ragione per cui i muri di dominio si spostino da soli se non aumenti il campo magnetico. Una volta che li ài spostati applicando il campo magnetico (e, come detto, è un processo quasi istantaneo) rimangono dove sono.

Per quanto riguarda il libro, invece, non serve a niente “sfregare” perché l’ago non è che si carica sempre di più ad ogni “sfregata”.
Se applichi e togli il campo magnetico più volte semplicemente fai un circolo minore di questo tipo:

Stai lì sempre a pirlare attorno a quel circolo. Magnetizzi l’ago, togli il campo magnetico, l’ago à la sua rimanenza, lo rimagnetizzi ma quando togli di nuovo il campo magnetico la rimanenza è la stessa.
[Anche qui, sto semplificando, non è “esattamente” la stessa ma parliamo di differenze piccolissime]
Quindi non c’è alcun vantaggio a ripetere k volte la procedura. Una volta che togli il campo magnetico finisci sempre lì.

A questo punto una differente interpretazione della “sfregatura” è che si debba tirare fuori l’ago e magnetizzarlo spesso perché durante l’uso si smagnetizza (ossia il “più volte” non si riferisce alla sfregatura in sé ma più volte durante il gioco).
Vediamo dunque questa cosa dell’ago che si dovrebbe smagnetizzare velocemente.

Se tu esponi l’ago magnetizzato al campo magnetico terrestre esso si allinea, ok. Ma una volta allineato, non crea nessun lavoro. È lì, punta al Nord magnetico e non si muove. Perché mai dovrebbe smagnetizzarsi? Per smagnetizzarlo devi applicare un campo magnetico in direzione opposta pari a Hc (coercitivà):

Il valore di coercività dipende – moltissimo – dai vari materiali. A meno che tu non esponga il tuo ago a un campo prossimo alla coercività questo non si smagnetizza.
[Qui ci sarebbe da fare un discorso interessante sull’energia ma diventa troppo noioso, quindi lo salto a piedi pari e magari lo riprendo un’altra volta]

Quindi una volta che tu ài magnetizzato il tuo ago e lo ài messo nella bussola casalinga non è che questo si smagnetizza col tempo (si noti il velocemente del libro). Si smagnetizza solo se lo esponi a un campo magnetico in direzione opposta tale da smagnetizzarlo. Se tu non lo esponi a un campo simile non si smagnetizza mai.

Il mio dubbio è che le persone che preparano questi libri cercano di dare giustificazioni per un fallimento dell’esperimento.
Così se il bambino non riesce a far funzionare la bussola artigianale à qualche spiegazione. Non è che il libro dice fregnacce, è stato il bambino che non à sfregato abbastanza l’ago con la calamita. Così riprova sfregandolo di più, la bussola continuerà a non funzionare, ma in qualche modo si illuderà del contrario (anche una bussola rotta se la metti nella posizione giusta dice la verità).
Che per carità, si diverte. Ma divertirsi imparando cose sbagliate non mi sembra il massimo.

6 Comments

  1. Andrea Occhi said:

    Scusa l’ignoranza abissale, ma quali sono le condizioni perché non funzioni? Nel senso il materiale dell’ago, la forza della calamita o qualcos’altro?

    Perché raccontare bugie su un libro di scuola?

    16 Aprile 2019
    Reply
    • mattia said:

      Scusa l’ignoranza abissale, ma quali sono le condizioni perché non funzioni? Nel senso il materiale dell’ago, la forza della calamita o qualcos’altro?

      Il materiale che non à una rimanenza sufficientemente alta, oppure il fatti che non viene magnetizzato bene (cioè, dovresti magnetizzarlo nella direzione longitudinale per avere una magnetizzazione assiale, ma il più delle volte la persona lo avvicina alla calamita magnetizzandolo in direzione ortogonale a quella assiale, che in primo luogo magnetizza poco per via del fattore geometrico di demagnetizzazione, e in più non lo magnetizza nella direzione assiale, al massimo la componente assiale che vedi è frutto di asimmetria involotaria nel magnetizzarlo in direzione ortogonale)

      16 Aprile 2019
    • mattia said:

      Perché raccontare bugie su un libro di scuola?

      mah, secondo me semplicemente sono cose che continuano a copiare da un libro all’altro semplicemente perché sembrano avere un senso.
      Non credo che chi si mette a fare libri del genere prova davvero 100 e uno esperimenti, né contatta un esperto per capire se sono sensati o meno.
      Ago magnetizzato, bussola… tutto sembra ok.

      16 Aprile 2019
    • Lela said:

      Perché raccontare bugie su un libro di scuola?

      Ne sono pieni i manuali di storia, perché quelli di scienze dovrebbero esserne immuni?
      Il più delle volte è sciatteria, cose che vengono scritte in un libro senza verificare. Il problema è che, così facendo, diventano verità.

      18 Aprile 2019
  2. tiamat said:

    Salute a tutti, dopo lungo lurkaggio commento anch’io
    Mi riporti in mente a quando anch’io da piccolo giocavo coi magneti, ed ero convintissimo che sfregando l’effetto magnetizzante fosse maggiore, addirittura pensavo si dovesse sfregare in una sola direzione, perchè sfregando nell’altra annullavi l’effetto, e i risultati empirici sembravano darmi ragione
    Effettivamente con le conoscenze di fisica che ho non mi sembra plausibile
    Muovendo il magnete non entrano in gioco in qualche modo effetti dinamici e correnti indotte, secondo la legge di Faraday, o sono trascurabili?

    16 Aprile 2019
    Reply
    • mattia said:

      Muovendo il magnete non entrano in gioco in qualche modo effetti dinamici e correnti indotte, secondo la legge di Faraday, o sono trascurabili?

      trascurabili

      16 Aprile 2019

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