Levitación Magnética

Levitrón

Apartado 5 Introducción

El levitrón casero es un objeto que hace que las fuerzas gravitacionales se pierdan, puesto que esta crea su propia fuerza gravitacional. Una forma sencilla para explicarlo es que dos imanes polarizados inversamente se repelen, ya que los electrones de este son iguales ya sea de forma positiva o negativa; normalmente se puede demostrar tomando dos imanes y acercándolos cada uno por los polos ya sea norte-norte o sur- sur, esto provoca que los electrones de igual carga choquen y así formar una fuerza gravitacional.

En nuestro experimento utilizaremos dos discos, cada disco tendrá imanes pegados de modo que queden frente a frente polos iguales, lo que causará que los dos discos no puedan tocarse, de modo que uno de ellos quedará flotando, y por eso el nombre de levitrón.

Si nosotros colocamos un imán con un polo opuesto al del otro, esto hará que el disco no flote del todo, ya que de un lado se verá atraído por el imán de abajo. Usamos también una base de discos para que nuestra pieza no se vote, porque tiene de algún modo u otro de donde sostenerse para que no salga volando hacía cualquier lado, así se sostiene en el centro.

Si el experimento no llegase a funcionar, sería a causa de que no hayamos hecho bien alguno de los pasos ya antes mencionados.

Si levita, nuestro experimento estará realizado con éxito, todo lo que ya hemos dicho se habrá cumplido de la mejor manera y se demostrara con certeza y verdad que las cosas pueden flotar si se crea un campo magnético con determinados objetos.

Apartado 6 Fundamento teórico

Electromagnetismo

El electromagnetismo es la parte de la electricidad que estudiala relación entre los fenómenos eléctricos y los fenómenos magnéticos. Los fenómenos eléctricos y magnéticos fueron considerados como independientes hasta 1820, cuando su relación fue descubierta por casualidad.

Así, hasta esa fecha el magnetismo y la electricidad habían sido tratados como fenómenos distintos y eran estudiados por ciencias diferentes. Sin embargo, esto cambió a partir del descubrimiento que realizó Hans Chirstian Oersted , observando que la aguja de una brújula variaba su orientación al pasar corriente a través de un conductor próximo a ella. Los estudios de Oersted sugerían que la electricidad y el magnetismo eran manifestaciones de un mismo fenómeno: las fuerzas magnéticas proceden de las fuerzas originadas entre cargas eléctricas en movimiento.

Levitación magnética

La levitación magnética es el efecto de levitar un elemento por medio de un fenómeno que se fundamenta en el principio de repulsión que tienen dos polos de igual carga magnética, que con el debido control provoca que un cuerpo se mantenga suspendido en el aire.

También este principio se aplica a lo que se denomina efecto Meissner-Ochsenfeld, una propiedad inherente de los superconductores. La superconductividad es una característica de algunos compuestos, los cuales, por debajo de una cierta temperatura crítica, no oponen resistencia al paso de la corriente; es decir: son materiales que pueden alcanzar una resistencia nula.

Esta tecnología ha sido empleada en diferentes elementos como celulares que tienen un sistema de panel deslizable, sin embargo, donde se destaca es en la construcción de trenes de alta velocidad, los que se deslizan sobre superconductores y supone un mayor rendimiento al necesitar solo de un impulso inicial y circular sin fricción con la superficie. Con tecnología alemana, japonesa y francesa estos trenes pueden alcanzan la espectacular velocidad 650 km/h como máximo.

La resistividad de los superconductores es nula por debajo de una temperatura crítica Tc, característica de cada material. En presencia de un campo magnético la temperatura crítica es menor que la correspondiente en ausencia de campo.

Cuando un superconductor se enfría por debajo de la temperatura crítica en un campo magnético, el campo magnético dentro del material es nulo, porque las corrientes superconductoras que se inducen en su superficie producen un campo magnético que compensa en el interior del superconductor al campo magnético aplicado.

Al acercar un imán a un material superconductor se produce, magnéticamente, una imagen de él como si el superconductor fuera un espejo. De esta manera, el imán es siempre repelido por su imagen o lo que es lo mismo, por el superconductor. La fuerza de repulsión es capaz de contrarrestar el peso del imán, produciendo la levitación.

Transporte con levitación

La imagen del tren bala de Shinkansen viajando velozmente frente al Monte Fuji es una poderosa iconografía del renacimiento posguerra de Japón.

Presentado en 1964, tan solo unos meses antes de las Olimpiadas de Tokio, el tren bala representaba todo lo que Japón quería para sí: un medio de transporte elegante, de última generación y confiable.

El retraso anual promedio del tren Shinkansen es de 36 segundos, incluso tomando en cuenta los terremotos y tifones. La red Shinkansen transporta alrededor de 930,000 pasajeros todos los días. En hora pico, los trenes bala salen de las estaciones urbanas con una frecuencia de seis minutos entre sí.

Pero 50 años después del estreno, la maravilla de alta tecnología de Japón necesita desesperadamente una actualización.

La velocidad más alta del Shinkansen es de "solamente" unos 320 km/h y Japón ahora se enfrenta a una intensa rivalidad, no sólo de los gigantes de trenes europeos en Francia y Alemania, sino también de China, cuya ruta gaotie de 10,000 kilómetros, actualmente en funcionamiento, es la red ferroviaria de alta velocidad más larga del mundo.

Para Japón es crucial desarrollar una nueva tecnología para no perder su título de pionero y líder en el ferrocarril de alta velocidad y para atraer millones de dólares en contratos.

Para el Primer Ministro japonés Shinzo Abe, la respuesta se encuentra en el tren maglev o de levitación magnética, que alcanza velocidades de 506 km/h. "Es verdaderamente tecnología de ensueño", dijo en un discurso en la Bolsa de Nueva York en septiembre.

Los maglev utilizan poderosos electroimanes para flotar y propulsar un tren que se mueve velozmente por encima de sus vías, eliminando la fricción entre metales. Japón posee el récord mundial de velocidad en un tren maglev tripulado, de 581 km/h, establecido en 2003.

Campo magnético

Los campos magnéticos son producidos por corrientes eléctricas, las cuales pueden ser corrientes macroscópicas en cables, o corrientes microscópicas asociadas con los electrones en órbitas atómicas. El campo magnético B se define en función de la fuerza ejercida sobre las cargas móviles en la ley de la fuerza de Lorentz. La interacción del campo magnético con las cargas, nos conduce a numerosas aplicaciones prácticas.

Las fuentes de campos magnéticos son esencialmente de naturaleza dipolar, teniendo un polo norte y un polo sur magnéticos. La unidad SI para el campo magnético es el Tesla, que se puede ver desde la parte magnética de la ley de fuerza de Lorentz, Fmagnética = qvB, que está compuesta de (Newton x segundo)/ (Culombio x metro). El Gauss (1 Tesla = 10.000 Gauss) es una unidad de campo magnético más pequeña.

Campo Magnético de la Tierra

Los campos magnéticos rodean a lascorrientes eléctricas, de modo que se supone que esas corrientes eléctricas circulantes, en el núcleo fundido de la Tierra, son el origen del campo magnético. Un bucle de corrientegenera un campo similar al de la Tierra. La magnitud del campo magnético medido en la superficie de la Tierra es alrededor de medio Gauss. Las líneas de fuerza entran en la Tierra por el hemisferio norte. La magnitud sobre la superficie de la Tierra varía en el rango de 0,3 a 0,6 Gauss.

El campo magnético de la Tierra se atribuye a un efecto dinamo de circulación de corriente eléctrica, pero su dirección no es constante. Muestras de rocas de diferentes edades en lugares similares tienen diferentes direcciones de magnetización permanente. Se han informado de evidencias de 171 reversiones del campo magnético, durante los últimos 71 millones años.

Aunque los detalles del efecto dinamo no se conocen, la rotación de la Tierra desempeña un papel en la generación de las corrientes que se suponen que son la fuente del campo magnético. La nave espacial Mariner 2 descubrió que Venus no tiene un campo magnético, aunque su contenido de un núcleo de hierro debe ser similar al de la Tierra. El período de rotación de Venus de 243 días de la Tierra, es demasiado lento para producir el efecto dinamo.

La interacción del campo magnético terrestre con las partículas del viento solar crea las condiciones para los fenómenos de auroras cerca de los polos.

El polo norte de la aguja de una brújula es un polo norte magnético. Es atraido por el polo norte geográfico que es un polo sur magnético (polos opuestos se atraen).

Apartado 7 Experimento

Materiales:

• Base de discos

• 2 discos

• 24 imanes redondos

• Silicón frío o caliente

• Hoja de papel

• Plumones de colores

• Segueta

Procedimiento:

1. Los imanes se pegan alrededor de ambos discos, pero haciendo que sus mismos polos se repelen.

2. Unos de los discos se pega en la base y el otro se pone encima, si es necesario el tubo de la base se puede cortar.

3. Por último como manera de decoración, en la hoja blanca se dibuja un círculo del tamaño del disco y posteriormente se ilumina con los plumones.

4. Se gira el disco de arriba y se observa los colores y cómo flota el disco y nunca se junta con el otro.

Apartado 8 Conclusión

El electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, posteriormente se entiende que la electricidad es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la atracción de cargasnegativas o positivas, sin embargo se manifiesta en una gran variedad de fenómenos conocidos como la iluminación, electricidad estática, inducción electromagnética y el flujo de corriente eléctrica.

La electricidad es tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones que incluyen el transporte, climatización, iluminación y computación. La electricidad es la base de la industria moderna, y se espera que se mantenga así en un futuro cercano o mucho más actualizado.El magnetismo que se refiere a un fenómeno físico por el que los objetosejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético. El magnetismo también tiene otras manifestaciones en física, particularmente como uno de los dos componentes de la radiación electromagnética, como por ejemplo, la luz.El electromagnetismo lo podemos encontrar simplemente en nuestro alrededor en nuestra naturaleza como es por ejemplo una tormenta eléctrica o el campo magnético que nos cubre sin poder verlo a simple vista, aclarando así que desde la antigüedad esto ya existía pero el hombre sin saberlo se encontraba dentro de muchos fenómenos importantes que hoy en día nos explican ciertas preguntas que nos hacemos del mundo donde vivimos. Dicho de otra manera la electricidad y el magnetismo se inició a visualizar desde que el hombre empezó a hacer uso de ellos y que tiempo después se unificaron en una misma teoría o fundamento.

Así concluimos que el efecto magnético de la corriente y de la inducción electromagnética ha revolucionado a la ciencia, pues dieron origen a un área muy importante de la física llamada electromagnetismo. Cuando aplicamos sus principios, leyes o fundamentos básicos a una escala industrial o a diversos campos de la ciencia se logra así grandes avances tecnológicos y científicos logrando de otra manera la electrificación del mundo y de la sociedad.

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