Prídržná vs. šmyková sila magnetov – koľko kilogramov magnety udržia?

Pri magnetoch uvádzame magnetickú silu. Prečo magnety uvedenú záťaž neudržia vždy? Aký je rozdiel medzi prídržnou a šmykovou silou magnetov? Zistite o magnetickej sile viac, aby ste si mohli vybrať magnet vhodný na účel, ktorý práve potrebujete.

„Pri magnete uvádzate, že má magnetickú silu 10 kg. Keď som však magnet pricvakol k plechu na stene, deklarovanú hmotnosť neudržal. Prečo?“

Od zákazníkov nám prichádzajú aj takéto otázky.

Ak ste zdatní fyzikári, asi viete, že magnetickú silu by sme správne mali uvádzať v newtonoch – N. V kilogramoch – kg – ju však uvádzame zámerne, aby bol údaj o magnetickej sile zrozumiteľnejší aj pre širšiu laickú verejnosť.

Údaj o tom, koľko newtonov magnet „udrží“, totiž väčšine laikov nič nepovie. Ale údaj o tom, akú hmotnosť udrží, je všeobecne zrozumiteľnejší.

Na spresnenie: 1 kg záťaže zodpovedá sile 9,81 N.

Magnetickú silu magnetov uvádzame pre optimálne podmienky, pre prídržnú alebo adhezívnu/adhéznu silu, pôsobiacu kolmo k styčnej ploche. V takom prípade totiž magnety na podklade držia najlepšie.

V praxi to znamená, že magnetická sila bude najväčšia, ak magnet pricvaknete napríklad k stropu na oceľovú traverzu tak, aby magnet smeroval dole.

Ak magnet pricvaknete na zvislú plochu, napríklad na oceľový plech na stene alebo na dvierka chladničky či plechovej skrine, magnetická sila bude menšia. Závisí to však aj od ďalších faktorov.

V prípade umiestnenia magnetu na zvislú plochu totiž spravidla pôsobí aj šmyková sila. Tá sa zväčšuje alebo zmenšuje podľa toho, aké veľké je trenie medzi magnetom a nosným, vertikálnym podkladom.

Ak lesklý poniklovaný magnet pricvaknete na vyleštený plech, nebude na ňom držať tak dobre, ako keby mal magnet protišmykovú povrchovú úpravu, napríklad pogumovanie.

Keďže je vrstva gumy na pogumovanom magnete o niečo hrubšia ako samotná vrstva poniklovania, magnet je od nosného podkladu ďalej a prídržná sila sa tak tiež mierne mení.

Magnetickú silu magnetov testujeme na oceľovej leštenej doske z materiálu S235JR s hrúbkou 10 mm, ktorý je považovaný za optimálny z bežne dostupných ocelí.

Takto testujeme silu všetkých magnetov s výnimkou bremenových magnetov, pri ktorých používame hrubšie materiály.

Ako si rozdiel medzi prídržnou a šmykovou silou možno lepšie predstaviť? Pricvaknite neodýmový magnet na dvierka chladničky.

a) Chyťte magnet do ruky a ťahajte ho z plochy chladničky k sebe.

b) Pricvaknite magnet znova na chladničku. Tentoraz magnet len posuňte po dvierkach chladničky nahor alebo nadol.

Kedy sa dal magnet ľahšie posunúť? Pravdepodobne v druhom prípade, pretože pri šmýkaní na hladkých dvierkach chladničky pokovované magnety nedržia tak silno.

Ak by však bola na chladničke nalepená tenká protišmyková fólia, magnet by sa dal posunúť oveľa ťažšie.

Funguje to aj v iných prípadoch, nielen pri magnetoch. Posunutie plnej kartónovej škatule po hladkej podlahe je výrazne ľahšie ako po chlpatom koberci, pretože v tom prípade je trenie oveľa väčšie.

Aký je rozdiel medzi magnetickou silou, ak pôsobí kolmo na plochu a v prípade bočnej šmykovej sily?

Závisí to od toho, na aký povrch magnet pricvaknete, akú hrúbku bude mať kovový, železný alebo oceľový podklad a tiež, akým spôsobom magnet používate.

Drží magnet len hárky papiera na magnetickej tabuli, alebo je to magnetický háčik pricvaknutý na boku chladničky, na ktorom je zavesené ešte vrecko so strukovinami?

Sila magnetu, ktorý je zaťažený rovnobežne s plochou podkladu, je iba 15–25 % sily magnetu, ktorú uvádzame.

Ak pricvaknete magnetickú úchytku so závesným okom KRO-25 na spodnú stranu oceľovej traverzy tak, aby oko smerovalo k podlahe a zavesíte naň nejaký predmet, bude prídržná sila v optimálnom prípade spomínaných 30 kg. Môžete tak na oko magnetu zavesiť aj ťažšie predmety.

Podobnú silu bude mať magnet v prípade, že záťažová sila pôsobí kolmo na plochu, aj keď je magnet umiestnený na zvislej ploche. Taká situácia napríklad nastane, keď k závesnému oku priviažete lanko a napnete ho smerom kolmo k magnetu a podkladovej ploche.

Ak rovnakú magnetickú úchytku so závesným okom KRO-25 pricvaknete na zvislú plochu a na závesné oko voľne zavesíte nejaký predmet, bude prídržná sila „len“ 15 – 25 %, teda 4,5 – 7,5 kg. Po pricvaknutí k boku chladničky alebo na oceľovú zárubňu dverí tak magnet udrží iba výrazne ľahší predmet ako v predchádzajúcich prípadoch.

Rozmery magnetu a jeho magnetickú silu odporúčame vyberať podľa účelu a toho, kde bude umiestnený.

Už sme spomínali, že hmotnosť predmetu, ktorú magnet na zvislej ploche udrží, závisí od viacerých faktorov. Prídržnú silu tak môžete už malými úpravami zvýšiť. Ako docieliť, aby magnet alebo magnetická úchytka lepšie držali?

Magnet bude oveľa lepšie držať na hrubšom feromagnetickom materiáli. Na silnej traverze sa udrží lepšie než na tenkom plechu dvierok chladničky.

Ak na styčnú plochu magnetu nasadíte gumový krytk, trenie sa zvýši a magnet bude držať lepšie a udrží aj ťažší predmet. Treba však počítať s tým, že guma magnet od nosného podkladu trošku oddiali a tým sa magnetická sila o niečo zmenší.

Namiesto nasadzovania gumového krytu môžete použiť pogumované magnety alebo pogumované magnetické úchytky. Držia na zvislej ploche pevnejšie, pretože trenie je vyššie.

Na rôznych materiáloch s rôznou štruktúrou držia magnety rôznou silou. Vyskúšajte ich pricvaknúť na rôzne podklady.

Nech vám magnetická sila dobre slúži!