Universidad de los Andes. Núcleo Táchira.
Laboratorio de Física General (76024).
Carrera: Lic. en Física y Matématica.
Profesores: Pablo Labrador.
Jonathan Riveros.
INVESTIGACIÓN DE LOS POSIBLES EXPERIMENTOS A REALIZAR EN LA EXPOFÍSICA DE FÍSICA Y MATEMÁTICA DE SEMESTRE A2012.
Integrantes
González A. María del C.
Arellano D. Mailyn E.
Clavijo U. Sergio A.
Construcción
de un motor elemental
Este experimento ha suscitado un gran interés y asombro entre los visitantes.
Se trata de un simple motor eléctrico formado por una pila, un cable arrollado
en forma de espira, un imán permanente y dos clips metálicos que harán de
soporte de la espira (tal como se muestra en la imagen).
Al circular una corriente eléctrica por la espira, se genera un campo magnético que, al enfrentarse al campo magnético producido por el imán, hace que la espira gire de forma indefinida.
El cobre de la espira está esmaltado. Por ello, hay que lijar los extremos de
los cables que contactan con los clips, pero sólo la mitad. La razón de no
lijarlos del todo estriba en el hecho de que, al girar la espira 180°, el campo
magnético que crea tiene un sentido contrario al anterior, y la espira
cambiaría también su sentido de giro, por lo que giraría un poco hacia adelante
y hacia atrás hasta pararse.
Con este experimento se demuestra el fundamento básico de un motor eléctrico.
El
levita-clip (descubre la magia del magnetismo)
Materiales
- Listón de madera de 1 cm.
- Listón de madera de 3 cm.
- Imán.
- Hilo de nailón.
- Clip.
- Sierra eléctrica (o segueta).
- Lija.
- Pegamento.
Introducción
Se trata de un simple montaje que se ha
propuesto al visitante, en el que entran en juego fuerzas como la de la
gravedad y la creada por el campo magnético de un pequeño imán. Estas fuerzas
hacen que un clip permanezca en un equilibrio «cuasiestático», dando la
sensación de que el clip levita.
Desarrollo
Para construir el levita-clip se han
seguido los siguientes pasos:
- Se cortan los tres trozos de madera (base y listones vertical y horizontal)
- Se lijan los tres trozos de madera
- Se pegan la base y el listón vertical
- Se pega el pequeño imán en un extremo del listón horizontal
- Se pega el listón del imán al listón vertical. Se anuda el hilo de nailon al clip
- Se pega el extremo del hilo a la base a tal distancia que el clip levite.
¿Qué hizo el visitante?
Este sencillo montaje ha despertado la curiosidad de todo el público en general: desde niños de muy corta edad hasta los adultos. Quizás haya sido por su sencillez y por la posibilidad de que el visitante se hiciese su propio montaje (llevándoselo de recuerdo) por lo que esta experiencia ha tenido tanto éxito. El visitante cortó y pegó la madera, clavó los clavos, y ha utilizado herramientas que quizás nunca había manejado.
En definitiva, esta experiencia ha servido para llegar a todo el público y
acercarle un fenómeno físico como es el magnetismo, de una forma divertida e
interactiva, a la vez que se familiarizaba con algunas herramientas de taller.
Electricidad
y magnetismo, la unión que permite la levitación
Materiales
- Electroimán
- Autotransformador de corriente alterna
- Núcleo ferromagnético
- Anillos metálicos de cobre y aluminio de distintos grosores
- Cables para las conexiones
Fundamento científico
Durante el siglo XIX, los experimentos
de Oersted y Faraday, junto con la teoría de Maxwell, demostraron que la
electricidad y el magnetismo se encuentran relacionados. La ley de Faraday es
un ejemplo de esta relación, y nos indica que la variación de flujo magnético
en el tiempo crea una fuerza electromotriz (fem) que se opone a la causa que lo
provoca.
Desarrollo
- Sobre una pieza polar del electroimán se coloca el núcleo ferromagnético, y rodeando al núcleo, el anillo. El núcleo simplemente se usa para aumentar la variación de flujo que aparece en el anillo, aumentando así la espectacularidad del experimento
- Al conectar el electroimán de forma rápida, aparece una variación de flujo magnético en el anillo (antes de encender el electroimán, el campo magnético en el anillo era cero), y por la ley de Faraday se induce una fuerza electromotriz que crea una corriente eléctrica en el anillo
- Esta corriente inducida creará a su vez un campo magnético que contrarreste la variación de flujo magnético creada en el anillo al haber encendido el electroimán
- Por tanto, el anillo salta debido a la repulsión existente entre los polos magnéticos del electroimán y los creados por la corriente inducida en el anillo
Si el campo en el electroimán
se aumenta lentamente, se consigue que el anillo ascienda de forma progresiva,
al ir siendo la fuerza repulsiva cada vez mayor (levitación magnética) Podemos
comprobar que realmente circula corriente en el anillo tocándolo con la mano
después de haber hecho que levite. El anillo está caliente debido a la
disipación de calor que produce el paso de una corriente eléctrica en un
conductor eléctrico por efecto Joule.
Capacitor
Proposito para el cual fue diseñado
Evidenciar los conceptos de capacitancia, carga electrica.
Croquis del Experimento
Detalles de construcción y funcionamiento
Orientación para docentes y alumnos
Carrusel de Faraday
Propósito de su diseño
Evidenciar el caracter alterno de la Fuerza Electromotriz Inducida y mostrar la validez de la Ley de Faraday
Croquis del Experimento
Detalles de construcción y Funcionamiento
Movimiento Relativo (Relatividad de Galileo)
La relatividad de Galileo permite estudiar el
movimiento de una partícula respecto a dos sistemas de coordenadas distintos en
donde uno de ellos se mueve con velocidad constante respecto al otro que está
en reposo.
El siguiente experimento permite estudiar desde dos
puntos de vista, el de un observador en reposo y el de observador en
movimiento, la trayectoria que sigue una canica disparada hacia arriba por un
cañón en movimiento.
Materiales y equipos
- Carril metálico
- Carro con cañón
- Canica
- Cámara de video inalámbrica
Descripción del experimento
El experimento permite
estudiar desde dos puntos de vista, el de un observador en reposo y el de
observador en movimiento, la trayectoria que sigue una canica disparada hacia
arriba por un cañón en movimiento. El montaje experimental está conformado por
un carril metálico por el que se mueve un carro con un cañón en su interior y
una cámara inalámbrica. En el cañón se pone una canica que se dispara hacia
arriba cuando el carro pasa por una lámina metálica ubicada en la mitad del
carril. En una pantalla se muestra la imagen capturada por la cámara.
Cuando se realiza el experimento se observa
que el carro dispara la pelota hacia arriba, se mueve cierta distancia hacia la
derecha y después de un tiempo muy corto la pelota vuelve a caer en el carro.
En el siguiente video se presenta el experimento en cámara lenta.
El observador que se encuentra afuera del carro en
movimiento, observa que la pelota sigue una trayectoria parabólica. Por otro
lado, el observador que se encuentra adentro del carro (cámara) observa que la
trayectoria seguida por la pelota es vertical. Debido a que la pelota vuelve a
caer en la canasta del carro después de ser lanzada, se concluye que el
resultado de lanzar la pelota hacia arriba es el mismo para un observador que
se encuentra parado afuera del carro o para uno que está adentro de este; sin
embargo, cada observador encuentra que la trayectoria seguida por la pelota es
diferente.
Fuerza magnética entre dos alambres con corrientes
El siguiente experimento
permite demostrar el efecto de un campo magnético en un alambre conductor por
el que pasa una corriente eléctrica. El campo magnético se crea a partir de un
segundo alambre conductor; según el sentido de las corrientes eléctricas de los
dos alambres se observa que estos se acercan o se alejan.
Materiales y equipos
- Fuente de voltaje
- Resistencia
- Alambres delgados de cobre
- Soportes
- Cables de conexión
Descripcion del experimento
En el experimento se
conecta una fuente de voltaje (que suministra una corriente del orden de 4
amperios) a una resistencia de 2 ohmios. Una parte del circuito está compuesta
por dos alambres de cobre muy delgados que se disponen de tal forma que quedan
paralelos y separados por un espacio de unos 4 milímetros. El circuito
se puede modificar de tal forma que la corriente eléctrica a través de los
alambres de cobre lleva el mismo sentido o el sentido opuesto.
Al realizar el experimento
se observa la forma en que varía la separación entre los alambres según el
sentido de las corrientes:
Cuando las corrientes son paralelas los alambres se acercan.
