8C20.30 Armadilha de Paul mecânica

O centro de uma superfície de sela é um ponto de equilíbrio instável: com a sela em repouso, uma bola colocada nesse ponto se afastará do ponto de equilíbrio instável e não retornará. 

Entretanto, o centro da superfície de sela pode se comportar como um ponto de equilíbrio estável caso a sela apresente determinada velocidade angular.

Neste experimento, uma superfície de sela giratória é conectada a um dimmer, ligado à rede de 127 V CA. Ajusta-se a tensão do dimmer para que a frequência de giro da superfície de sela seja próxima de 4,0 Hz. Em seguida, libera-se sobre o centro da sela uma pequena bola e isopor, com uma ligeira rotação no mesmo sentido da rotação da sela.

Com a sela girando nesta frequência, que depende das dimensões da sela e da gravidade, é possível manter a bola de isopor em equilíbrio. Em condições ideais, é possível estender o tempo de equilíbrio por horas.

Esta demonstração é um modelo mecânico da armadilha de Paul (ou armadilha de íons), que originalmente utiliza um quadrupolo elétrico que oscila no tempo. A superfície de sela neste caso age como um análogo ao potencial elétrico variando no tempo entre os eletrodos.

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Referências

• W. Rueckner et al, "Rotating saddle Paul trap", Am. J. Phys. 63, 186 (1995)
• F. Pinto, "Parametric Resonance: An Introductory Experiment", The Physics Teacher 31, 336-346 (1993)
• H. Winter and H.W. Ortjohann, "Simple demonstration of storing macroscopic particles in a "Paul trap"", Am J Phys 59, 807 (1991)

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