¿Por qué flota la rana?

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Construido en la Universidad de Nijmegen

La rana se encuentra sumergida en un campo magnético muy intenso, de alrededor de 20 tesla, 400 000 veces superior al campo magnético de la tierra.

El campo es generado por una bobina por la que pasa una corriente de 20 000 ampere, enfriada por agua (izq). Una vivienda corriente no consume más de 30 ampere con todos los equipos eléctricos funcionando a la vez.

El enrollado no se compone de alambres, sino de láminas metálicas horadadas para facilitar el enfriamiento causado por el efecto Joule (der).

Un porciento mayoritario de los tejidos vivos está formado por agua, que es diamagnética y tiende a ser repelida por el campo magnético. De aquí que sobre los tejidos de la rana actúe una fuerza que resulta ser proporcional al gradiente de la magnetización. Como el campo magnético y su gradiente son muy intensos, la fuerza magnética  F_M es capaz de equilibrar la atracción gravitatoria F_g. 

En símbolos matemáticos, tomando en cuenta solo la vertical (eje y):

donde F_g = mg, y F_M resulta ser proporcional al gradiente del cuadrado de la inducción magnética B,

F_M = (X/2µ₀)VdB²/dy

X es la susceptibilidad magnética,   µ₀ la permeabilidad del vacío y V el volumen de la rana.

Considerando que m =  DV, donde D es la densidad, al eliminar los volúmenes los cálculos muestran que campos del orden de 1 - 10 T son suficientes para causar el efecto de levitación en el agua. En la imagen, gota de agua levitando. La tensión superficial hace que adopte la forma esférica.