Movimento harmônico subamortecido e a lei de Faraday-Lenz

Underdamped harmonic motion and the Faraday-Lenz law

Este trabalho apresenta uma investigação experimental do amortecimento magnético de um ímã de neodímio que oscila no interior de um tubo de cobre e estabelece uma analogia direta com o amortecimento viscoso em sistemas mola-massa. Com base na lei de Faraday-Lenz, derivamos a força eletromotriz induzida por meio de duas abordagens equivalentes e demonstramos que a força magnética resultante se opõe ao movimento e é proporcional à velocidade do ímã. Mostramos que o coeficiente de amortecimento magnético depende exclusivamente da permeabilidade magnética do espaço livre, do momento dipolar do ímã, da condutividade elétrica do tubo e de sua geometria. Determinamos experimentalmente o momento dipolar magnético a partir de medições da força repulsiva entre dois ímãs idênticos. Obtivemos, de forma independente, o coeficiente de amortecimento efetivo por meio de um ajuste não linear ao movimento oscilatório amortecido. A comparação entre os valores experimentais revela uma diferença relativa de aproximadamente 12%, valor consistente com as incertezas experimentais e com as idealizações do modelo. Devido ao baixo custo, à alta reprodutibilidade e à facilidade de implementação, o experimento constitui uma ferramenta didática eficaz para o ensino integrado de indução eletromagnética, movimento harmônico amortecido e análise de incertezas em laboratórios de física introdutória.

Palavras-chave:
Amortecimento magnético; Lei de Faraday-Lenz; Oscilador harmônico amortecido; Correntes de Foucault; Ensino experimental de física