Magnetická sila pri magnetoch určuje, ako silno magnet pôsobí na kovový feromagnetický protipól alebo na iný magnet. Z nej vyplýva prídržná sila, teda akú hmotnosť magnet udrží, a odtrhová sila – aká sila je potrebná na jeho oddelenie od nosného podkladu. Tieto hodnoty závisia od tvaru, veľkosti a magnetizácie magnetu, ako aj od materiálu, na ktorý sa magnet prichytí. Preto môže ten istý magnet držať veľmi pevne na hladkej oceli, ale len slabo na tenkom alebo natretom plechu.
Čo je magnetická sila?
Magnetická sila je fyzikálny jav, ktorý opisuje vzájomné pôsobenie medzi magnetom a materiálom, ktorý je k magnetu priťahovaný. V praxi sa zo samotnej magnetickej sily odvodzujú hodnoty, ktoré majú pre používateľa najväčší význam – prídržná sila a odtrhová sila.
Prídržná sila vyjadruje, akú veľkú hmotnosť magnet udrží, ak ho umiestnite na ideálny oceľový povrch. Odtrhová sila naopak definuje, aká sila je potrebná na to, aby sa magnet od povrchu odlepil. Obe hodnoty pritom závisia nielen od samotného magnetu, ale aj od tvaru, veľkosti a vlastností kovového protipólu, predovšetkým od jeho hrúbky.
Z fyzikálneho hľadiska sa sila meria v newtonoch (N). V praxi sa však pre lepšiu zrozumiteľnosť niekedy používajú jednotky gramy (g) alebo kilogramy (kg), ktoré zjednodušujú vyjadrenie, aký ťažký predmet magnet udrží.
Preto sa pri magnetoch bežne stretnete s označením napríklad „magnetická prídržná sila 2 kg“, hoci fyzikálne správne by sa mala sila uvádzať v newtonoch.
Prevod medzi newtonmi a kilogramami
Magnetická sila sa podľa fyzikálnych pravidiel meria v newtonoch (N). Jeden newton je sila, ktorá udelí telesu s hmotnosťou 1 kilogram zrýchlenie 1 meter za sekundu na druhú (m/s²).
Keď sa povie „meter za sekundu na druhú (m/s²)“, ide o to, o koľko sa rýchlosť zväčší každú sekundu. Ak auto zrýchli z nuly na 10 metrov za sekundu (približne 36 km/h) počas 5 sekúnd, každú sekundu pridáva 2 m/s – a práve tomu sa hovorí zrýchlenie 2 m/s².
Podobne, keď vám z ruky spadne jablko, pri páde sa zrýchľuje približne o 10 metrov za sekundu každú ďalšiu sekundu. Po prvej sekunde teda letí rýchlosťou 10 m/s, po dvoch už 20 m/s, po troch 30 m/s a tak ďalej.
Na prepočet platí vzťah:
1 N ≈ 0,102 kg nebo 1 kg ≈ 9,81 N
Tabuľka prepočtu
Sila (N) | Hmotnosť (kg) |
| 10 N | ≈ 1,02 kg |
| 20 N | ≈ 2,04 kg |
| 50 N | ≈ 5,10 kg |
| 100 N | ≈ 10,2 kg |
| 200 N | ≈ 20,4 kg |
Sila sa správne meria v newtonoch (N). V kilogramoch ju uvádzame len orientačne, aby bolo jasné, akú hmotnosť magnet približne udrží na Zemi.
Týmto spôsobom môžete porovnať fyzikálne správnu hodnotu v newtonoch s bežne uvádzanou hmotnosťou v kilogramoch.
Môže sa hodiť: 7 hlavných faktorov, ktoré oslabujú a ničia magnety + tipy na riešenie
Ako tvar a veľkosť magnetu ovplyvňujú prídržnú silu
Sila magnetu nie je daná len materiálom, z ktorého je vyrobený, a spôsobom magnetizácie, ale aj jeho rozmermi a tvarom.
Vo všeobecnosti platí, že väčšia magnetická plocha umožňuje lepší prenos siločiar do kovového protipólu, a tým aj vyššiu prídržnú silu. Preto majú plochejšie a širšie magnety často vyšší účinok ako úzke a dlhé magnety pri rovnakej hmotnosti.
Praktickým príkladom je diskový kotúčový magnet, ktorý má vďaka svojej ploche dobrú prídržnú silu na rovnej oceľovej doske. Naproti tomu tyčový valčekový magnet s rovnakým priemerom, ale väčšou výškou, nemusí držať lepšie – magnetické pole sa rozprestiera inak a účinná plocha kontaktu zostáva rovnaká.
Pri kvádrových magnetoch zase záleží na tom, ako ich položíte – či dlhšou stranou alebo užšou hranou na kovový povrch.
Veľkosť magnetu má teda vplyv na to, ako silno bude držať, ale rozhodujúca je vždy plocha, ktorá je v kontakte s podkladovým protipólom. Aj menší neodýmový magnet môže byť veľmi silný, ak je vyrobený z NdFeB a má dobre využiteľnú kontaktnú plochu.
Vplyv materiálu a umiestnenia – prečo ten istý magnet niekde drží a inde menej pevne
Magnetická sila závisí nielen od samotného magnetu, ale aj od materiálu a tvaru protipólu a od spôsobu, akým naň magnet pôsobí.
1. Prídržná (normálová) vs. šmyková sila
Magnetická sila sa uvádza pre ideálne podmienky – teda prídržná sila (takzvaná adhézna alebo normálová), keď magnet pôsobí kolmo na hladkú a hrubú oceľ. V takom prípade môže magnet udržať predmet najpevnejšie.
Ak však magnet prichytíte na zvislú plochu (napríklad na chladničku) a zaťažíte ho, uplatňuje sa okrem prídržnej aj šmyková sila – tá pôsobí rovnobežne s povrchom a reálna prídržná sila magnetu je potom výrazne nižšia, približne 15 až 25 % pôvodnej prídržnosti.
2. Materiál a hrúbka podkladu
Prídržná sila navyše klesá, ak je podkladom tenký alebo nevhodný materiál. Ideálna je hrubá oceľ (S235JR s hrúbkou 10 mm), ktorá dokáže dobre „nasýtiť“ magnetické pole.
Tenký oceľový plech prídržnú silu výrazne znižuje – magnetické pole sa nemôže úplne uzavrieť.
Neferomagnetické materiály ako hliník, meď, drevo alebo plasty magnet vôbec nepriťahujú. Ak sa nachádzajú medzi magnetom a oceľou, fungujú len ako medzivrstva, ktorá silu ďalej oslabuje.
Magnetická, prídržná a odtrhová sila
Magnetická sila je základný jav, z ktorého sa odvodzujú praktické hodnoty – prídržná a odtrhová sila. Tie vyjadrujú, ako pevne magnet drží na ideálnom podklade a aké náročné je jeho odtrhnutie.
V praxi však silu ovplyvňuje celý rad faktorov: tvar a veľkosť magnetu, smer zaťaženia, hrúbka a kvalita oceľového protipólu aj vzdialenosť spôsobená náterom, prachom alebo inou prekážkou. Preto je dobré počítať s tým, že rovnaké magnety môžu fungovať na rôznych povrchoch odlišne.
Časté otázky na tému magnetická sila (FAQ)
1. Čo znamená prídržná sila pri magnete?
Prídržná sila vyjadruje maximálnu hodnotu, ktorú magnet udrží na hladkej a hrubej oceľovej doske pri kolmom umiestnení.
2. Prečo magnet na chladničke neudrží toľko ako na oceľovom nosníku?
Chladnička má len tenký oceľový plech a magnet je navyše zaťažený šmykovou silou. Na masívnom nosníku sa uplatní celá prídržná sila.
3. V akých jednotkách sa magnetická sila uvádza?
Fyzikálne správne sa meria v newtonoch (N), v praxi sa však často prepočítava na kilogramy, pretože sú pre používateľov zrozumiteľnejšie.
4. Aký vplyv má hrúbka kovového podkladu?
Čím je podklad hrubší a kvalitnejší, tým viac magnetického poľa pojme a tým vyššia je reálna prídržná sila magnetu.
5. Prečo magnet ľahšie skĺzne po zvislej ploche?
Pretože šmyková sila je výrazne nižšia ako prídržná – zvyčajne len 15 až 25 % jej hodnoty. Preto magnet, ktorý na doske drží pevne, sa na chladničke s ťažším predmetom posunie.
Preskúmajte tiež:
- Prídržná vs. šmyková sila magnetov – koľko kg magnety udržia
- 7 faktorov, ktoré ovplyvňujú prídržnú silu magnetov
- Drží lepšie magnet prichytený k magnetu alebo magnet k oceli? Čo je lepšie
Odhaľte ďalšie zaujímavosti o magnetoch v magnetickej encyklopédii.
