Attirer un aimant dans l'eau avec un autre aimant (pas d'électroaimant)

[MaximeDevaux]

Bonjour,

Pour faire court, je cherche à déplacer un dispositif dans de l'eau (ou eau + glycérine pour la densité).
Ce dispositif contient un aimant permanent. Je veux déplacer cet aimant avec un deuxième aimant situé à l'extérieur du dispositif.
=> Imaginez un bac en plastique avec de l'eau, un Aimant (A_eau) qui flotte. On cherche à déplacer A_eau avec un autre aimant A_air à l'extérieur.

J'ai déjà les données et propriétés de mes aimants A_eau et A_air.
J'ai calculé la force d'attraction F entre ces deux aimants avec la loi de Coulomb et on a également calculé la force de trainée dans l'eau de A_eau
Pour repère, A_eau commence à bouger lorsque A_air se situe à 18cm ou moins de distance.

Je cherche à déterminer précisément la distance à donner à A_air pour que A_eau se déplace d'une distance donnée.
Exemple, je veux décaler A_eau de 5cm vers la droite, de combien de cm dois-je me décaler avec A_air pour attirer ainsi A_eau, et à quelle distance doit rester A_air pour attirer suffisamment A_eau ?

pour référence :
A_air : aimant en néodyme, cylindre de 70mm x 70 mm (diam. x hauteur), poids de 2 kg
A_eau : aimant en néodyme, parallélépipède de 30x10x5 mm (L x l x h), poids de 11g

Je vous remercie ! J'apporterai les précisions nécessaires car j'ai peur de ne pas avoir suffisamment donné de détails.
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[Patzewiz]

Bonjour,

La loi de Coulomb s'applique à des charges électriques (monopoles) et pas à l'intéraction entre aimants (dipoles). Pour connaitre la force s’exerçant sur le petit aimant il faut connaitre le moment magnétique de celui-ci et le gradient du champ magnétique produit par le gros aimant. La détermination de ce gradient n'est pas triviale. Celui-ci dépend de la forme de l'aimant et de son orientation. Dans l'axe d'un aimant long on a une diminution du champ qui varie à suffisamment grande distance en 1/r³. Au voisinage de la surface d'un aimant néodyme-bore le champ est souvent de l'ordre de 1 tesla. A 10 cm de cette surface on aura environ 1000 fois moins (1mT) et à 20 cm 8000 fois moins (125 µT à comparer au champ terrestre de l'ordre de 50µT).
Je ne vois pas de manière simple de réaliser le calcul nécessaire. Expérimentalement, il faudrait commencer par déterminer le champ produit par le gros aimant à l'aide d'une sonde de Hall dans toute la zone où doit de déplacer le petit. On pourrait ensuite en déduire la force exercée sur le petit si on connait son moment magnétique.

[MaximeDevaux]

Bonjour @Patzewiz,
Merci infiniment pour la réponse, j'étais bien loin du compte..
J'essaierai de mettre la main sur une sonde.. Le calcul est-il réalisable à partir de la modélisation du champs magnétique de l'aimant à votre connaissance ?
On m'a dit que je pouvais modéliser le champs magnétique de mon aimant sur un logiciel comme COMSOL auquel j'ai accès avec mon école, je suis en attente d'un poste en salle informatique pour regarder ça de plus près.
Merci encore pour vos réponses !!

[gienas]

Bonsoir MaximeDevaux et tout le groupe

... Le calcul est-il réalisable à partir de la modélisation du champs magnétique de l'aimant à votre connaissance ...

Il y a tellement d’impondérables et d’imprécisions dans ton énoncé qu’il me semble impossible de le mettre en équation.

Mais je pense aussi, au delà, qu’il n’y a pas de solution à ton problème sans un asservissement et/ou un électroaimant comme source extérieure.

Les forces magnétiques sont très dépendantes de la distance, qui va varier, ce qui entraîne le plus souvent un emballement des mouvements qui tendent à coller les deux aimants.

Il serait (peut être) plus facile de gérer les positions en mode répulsion où l’emballement cité ne se produit pas.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonjour,

Si je ne m'abuse, et si je comprend bien le problème :
1. Il faut, comme indiqué, un asservissement : la force augmentant lorsque la distance diminue, tout rapprochement des aimant se traduit par une augmentation de la force, et donc un diminution de la dstnce, et donc une augmentation de la force, etc. Les deux aimants se rapprochent donc jusqu'à entrer en contact.
2. Il faudra une modélisation plus poussée que celle que tu suggères : en ne considérant que les forces de frottement fluide et la force d'attraction de l'aimant, les deux aimants vont se rapprocher indépendament de la distance les séprant. Il faut introduire un frottement sec, ou autre force compensant une force magnétique d'amplitude "trop" faible.

[MaximeDevaux]

Bonjour ! merci pour la réponse.
C'est vrai que j'ai laissé beaucoup de flou autour de ma question, désolé.
Cependant, pour répondre, nous avons fait l'expérimentation et il en est ressorti qu'on pouvait déplacer notre aimant dans l'eau avec un autre aimant, bien sur l'aimant situé dans l'eau se trouve dans un support. A partir de 17-16cm de distance entre les deux on peut complètement déplacer l'aimant, même sur une surface solide, l'aimant et le support ne sont presque plus en contact avec la table, c'est très satisfaisant à regarder. Dans l'eau, en jouant un peu plus avec la distance, on peut décider à quel niveau le support est immergé, c'est impressionnant.