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LEVITRON
AUTORES
ANDRES FELIPE LOPEZ MARSIGLIA
BRYAN LEONARDO PRIETO CHAVEZ
CRISTIAN ROJAS CAPIZ
INSTITUTO EDUCATIVO DISTR...
LEVITRON
AUTORES
ANDRES FELIPE LOPEZ MARSIGLIA
BRYAN LEONARDO PRIETO CHAVEZ
CRISTIAN ROJAS CAPIZ
ASESOR
VICTOR ROBAYO
LIC....
Índice.
1. Introducción…………………………………………………………….………………Pág. 5
2. Justificación……………………………………………………………………………...Pág.6
3. Plant...
7. Magnetismo…………………………….…………………………………………….Pág.15
7.1. La física del magnetismo………………………………………………………...Pág.15
7.1.2. Campo...
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1. Introducción.
Este trabajo se realizó para que la persona que lea este trabajo aprenda de una
forma concreta que es e...
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2. Justificación.
El proyecto LEVITRON es una investigación que está orientada hacia la ciencia y la
tecnología, sobre t...
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3.3. Estrategias para lograr la solución a las preguntas anteriores .
Se investigara de diversas fuentes y ejemplos de e...
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Materiales tales como:
Imanes, trompo magnético o peonza magnética, Levitron.
o Ser creativos a la hora de iniciar un pr...
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o Imán grande (compuesto por dos imanes de diámetro interno de 8 cm, estos se
utilizaran como base)
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obtuvimos lo siguiente.
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5.4.4. Acuerdos de financiación.
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7. Magnetismo
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ejercen fuerzas de atracc...
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o en un átomo y dipolos magnéticos ...
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7.3.1. Clasificación de los materiales magnéticos.
Tipo de material Características
No magnético
No afecta elpaso de la...
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7.4. Mono polos magnéticos.
Puesto que un imán de barra obtiene su ferromagnetismo de los electrones magnéticos
microsc...
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8. Leyes del magnetismo.
8.1. Unidades del magnetismo.
o Tesla [T] = unidad de campo magnético.
o Weber [Wb] = unidad d...
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Podría pensarse que los imanes no satisfacen esta ley. Después de todo, los imanes
poseen polos norte y sur. Un polo no...
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10. Referencias.
o Casa de los imanes (plaza de las américas)
Dirección:
Carrera 71 # 65b- 32 sur.
Teléfono:
PBX (878)2...
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11. Bibliografía.
http://www.levitron.com/
http://es.wikipedia.org/wiki/Levitron
http://en.wikipedia.org/wiki/Spin_stab...
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Levitron proyecto

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Levitron, investigación acerca de los principios y mecanismo que hacen funcionar este fantástico aparato gravitatorio.

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Levitron proyecto

  1. 1. LEVITRON AUTORES ANDRES FELIPE LOPEZ MARSIGLIA BRYAN LEONARDO PRIETO CHAVEZ CRISTIAN ROJAS CAPIZ INSTITUTO EDUCATIVO DISTRITAL PABLO DE TARSO. PROYECTO DE GRADO CIENCIA Y TECNOLOGIA BOGOTÁ D.C. 2014.
  2. 2. LEVITRON AUTORES ANDRES FELIPE LOPEZ MARSIGLIA BRYAN LEONARDO PRIETO CHAVEZ CRISTIAN ROJAS CAPIZ ASESOR VICTOR ROBAYO LIC. MATEMATICAS INSTITUTO EDUCATIVO DISTRITAL PABLO DE TARSO. CIENCIA Y TECNOLOGIA BOGOTÁ D.C. 2014
  3. 3. Índice. 1. Introducción…………………………………………………………….………………Pág. 5 2. Justificación……………………………………………………………………………...Pág.6 3. Planteamiento del problema…………………………………………………………….Pág.6 3.1. Descripción…………………………………………………………………………Pág.6 3.2. Análisis mecánico……………………………………………….…………………Pág.6 3.3. Estrategias para una solución………………………………………………………Pág.7 4. Objetivos.………...…………………….……………………………………………....Pág.7 4.1. Objetivo general……………………………………………………………………Pág.7 4.2. Objetivos específicos………………………………………………………………Pág.7 5. Metodología……………………………………………………………………………Pág.7 5.1. Tipo de investigación……………………………………………………………...Pág.7 5.2. Guía de operación………………………………………………………………....Pág.8 5.3. Compromisos…………………………………………………………………...…Pág.8 5.4. Planteamiento Experimental………...…………………………………………….Pág.8 5.4.1. Materiales……………………………………………………………………….Pág.8 5.4.2. Pasos…………………………………………………………………………….Pág.9 5.4.3. Observaciones…………………………………………………………………..Pág.10 5.4.4. Acuerdos de financiación………………………………………………………Pág.11 5.4.5. Ensamble…………………………………...…………………………………..Pág.11 6. Marco teórico………………………………………………………………………….Pág.11 6.1. Levitron…………………………………………………………………………..Pág.11 6.2. Funcionamiento del Levitron……………………………………………………..Pág.12 6.2.1.¿cómo funciona el levitron?.................................................................................Pág.12 6.2.2. ¿Qué se necesita hacer para que gire?.................................................................Pág.13 6.3. Ajustes del Levitron…………………………………………………………...…Pág.13 6.3.1 ¿Por qué el peso crítico y por qué debe ser ajustado con tanta frecuencia?........Pág.13 6.3.2. Invención y patentes………………………….………………………………..Pág.13 6.3.3. Conceptos básicos de los imanes…...…………….……………………………Pág.14
  4. 4. 7. Magnetismo…………………………….…………………………………………….Pág.15 7.1. La física del magnetismo………………………………………………………...Pág.15 7.1.2. Campos y fuerzas magnéticas…………………………………………………Pág.15 7.2. Dipolos magnéticos……………………………………………………………...Pág.16 7.3. Dipolos magnéticos atómicos……………………………………………………Pág.17 7.3.1. Tabla clasificación de los materiales magnéticos……………………………..Pág.18 7.4. Mono-polos magnéticos………………......…………………………….…...…..Pág.19 7.5. Electro-magnetos………………………………………………………………..Pág.19 8. Leyes del magnetismo……………………………….….……………………………Pág.20. 8.1. Unidades del magnetismo……………………………………………………….Pág.20 8.2. Otras unidades…………………………………………………………………...Pág.20 8.3. Ley de Gauss para el campo magnético……………………………….………..Pág.20 9. Grafica posicionamiento del Levitron.……………………………………………….Pág.21 10. Referencias…………………….……………………………………………………Pág.22 11. Bibliografía………………………………………………………….……………...Pág.23
  5. 5. 5 1. Introducción. Este trabajo se realizó para que la persona que lea este trabajo aprenda de una forma concreta que es el magnetismo y cómo influye en dicho experimento que es un Levitron (trompo levitador), este proyecto con el cual se podrá utilizar o manejar mediante el magnetismo está enfocado en el juego y en la enseñanza, por lo tanto empezaremos por dar una breve explicación acerca de la historia del magnetismo. Los fenómenos magnéticos fueron conocidos por los antiguos griegos. Se dice que por primera vez se observaron en la ciudad de Magnesia del Meandro en Asia Menor, de ahí el término magnetismo. Sabían que ciertas piedras atraían el hierro, y que los trocitos de hierro atraídos atraían a su vez a otros. Estas se denominaron imanes naturales. El primer filósofo que estudió el fenómeno del magnetismo fue Tales de Mileto, filósofo griego que vivió entre 625 a. C. y 545 a. C. En China, la primera referencia a este fenómeno se encuentra en un manuscrito del siglo IV a. C. titulado Libro del amo del valle del diablo: «La magnetita atrae al hierro hacia sí o es atraída por éste». La primera mención sobre la atracción de una aguja aparece en un trabajo realizado entre los años 20 y 100 de nuestra era: «La magnetita atrae a la aguja». El científico Shen Kua (1031-1095) escribió sobre la brújula de aguja magnética y mejoró la precisión en la navegación empleando el concepto astronómico del norte absoluto. Hacia el siglo XII los chinos ya habían desarrollado la técnica lo suficiente como para utilizar la brújula para mejorar la navegación. Alexander Neckham fue el primer europeo en conseguir desarrollar esta técnica en1187. El magnetismo es un fenómeno físico por el que los materiales ejercen 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 influenciados, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético. Etimología de Magnetismo o magnete, piedras «Magnesia y Magneto» (de magnesiano, magnetismo, magnetizar). Imán, del griego, adamas, adamantes (diamante, acero) de «a» (privativa, prefijo de contrariedad o de negación) y damao (quemar).
  6. 6. 6 2. Justificación. El proyecto LEVITRON es una investigación que está orientada hacia la ciencia y la tecnología, sobre todo con los principios o leyes que hacen parte de la física. Esta investigación surge como un inminente interés en el desarrollo de nuevos mecanismos, en los cuales podamos encontrar presente la física, por medio del magnetismo y sus principios; está diseñado para ser una herramienta en la cual se pueda estudiar e indagar los fenómenos físicos que hacen parte de ella, y que además sea un medio en el cual pueda ser divertido y a la vez se pueda aprender. 3. Planteamiento del problema. 3.1. Descripción. ¿Será posible desafiar la gravedad? ¿Se atraerán los polos opuestos y los polos iguales se repelerán? ¿Sera una fuente perpetua de energía la que hace que levite el Levitron (cuanto tiempo demora la peonza levitando)? Si es posible desafiar la gravedad, se puede hacer levitar un imán sobre otro, debido a que los polos iguales se repelen; solo es necesaria mucha concentración, pues hay que ubicar un imán sobre el otro encontrando así el centro del imán para que este pueda sostenerse aprovechando la fuerza de empuje de ambos, no es necesario que gire para que se sostenga, este puede quedar inmóvil sobre el otro. y luego si se desea se puede hacer girar. 3.2. Análisis mecánico. Sabemos a partir de la ley de la inercia, que cuando el disco está todavía suspendido en el aire, el resultado de las fuerzas es cero. La fórmula es G + F = 0, siendo F y G cifras de igual valor pero en dirección opuesta y las dos están en la misma línea recta. G representa peso, el cual es el peso del disco y del ajustador, cuya dirección es verticalmente hacia abajo; F es la repulsión magnética dirigida verticalmente hacia arriba, que es causada por los mismos polos magnéticos del disco y de la base.
  7. 7. 7 3.3. Estrategias para lograr la solución a las preguntas anteriores . Se investigara de diversas fuentes y ejemplos de este experimento para tener más fundamentos o bases para lograr lo propuesto. Hay que tener en cuenta que encontrar el centro del imán no es algo fácil realizar se necesita mucha paciencia. 4. Objetivos. 4.1. Objetivo general. o Implementar nuevas tecnologías que hacen uso de la ciencia y sus principios como base para la realización y adaptación de nuevos mecanismos con los que se puede dar a conocer los principios físicos que componen el Levitron. 4.2. Objetivos específicos. o Demostrar que los polos opuestos se atraen y los polos iguales se repelen. o Hacer levitar una peonza o trompo por medio del magnetismo. o Indagar sobre las leyes de la física que permiten que un Levitron funcione. 5. Metodología. 5.1. Tipo de investigación: El tipo de investigaciónmanejadaeneste proyectoesde tipo escolary experimental. o Dentro de las condiciones estipuladas para levar a cabo este proyecto, se tendrán en cuenta los siguientes pasos para llevar un buen comienzo y la finalización del proyecto LEVITRON. o llevar a cabo las investigaciones pertinentes, indagando y recopilando información valiosa para la iniciación y consecutiva ejecución del proyecto. o Llevar muy bien claro a lo que nos estamos disponiendo para realizar y evitar menores percances. o Tener a nuestro alcance los materiales necesarios para llevar a cabo la ejecución del proyecto.
  8. 8. 8 Materiales tales como: Imanes, trompo magnético o peonza magnética, Levitron. o Ser creativos a la hora de iniciar un proyecto como este es importante, por eso haremos del proyecto un medio con el que se puede dar a conocer los principios físicos que componen el Levitron. o Finalizar el proyecto con todas las actividades propuestas cumplidas y con los objetivos desarrollados y resultados. 5.2. Guía de operación. Es la primera vez que un disco suspendido demuestra el fenómeno de suspensión magnética bajo condiciones normales. Este mecanismo de alta tecnología es inventado y desarrollado empleando la ley que los mismos polos magnéticos se atraen y la teoría de giro-estabilización. Es un mecanismo de gran utilidad para desarrollar la inteligencia. El disco se puede suspender en el aire cuando cuidadosamente práctica, realiza y aprende los principios magnéticos de la física suspendiendo este disco. El escenario de suspensión es único y fantástico el cual puede ser muy agradable para todos. 5.3. Compromisos: Trataremos de ejemplificar lo más posible esta investigación para su fácil comprensión y realización. 5.4. Planteamiento experimental. o ¿Cómo armar un Levitron? 5.4.1. Materiales. o Peonza pequeña (compuesta por dos imanes de 0,5 cm de diámetro interno).
  9. 9. 9 o Imán grande (compuesto por dos imanes de diámetro interno de 8 cm, estos se utilizaran como base) o Superficie plana (debe bajo la peonza, para hacerla girar). o Arandelas de caucho o cobre (nivelación de la peonza) 5.4.2. Pasos. Una vez se haya unido los dos imanes de pequeño diámetro a una punta de un esfero, esta última es en la que se apoyara la peonza mientras se hace girar 1) Ubicar los dos imanes como base. 2) Ubicar una superficie plana plástica sobre la base ya hecha. 3) Ubicar la peonza sobre la superficie plana y hacerla girar con el dedo pulgar e índice de la mano. 4) Cuando la peonza este girando en el aire retirar la superficie plana de plástico. 5) utilizar limadura de hierro para encontrar el centro del imán. Limadura de hierro para encontrar el centro del imán.
  10. 10. 10 Una vez encontrados los materiales procedimos a realizar el experimento de lo cual obtuvimos lo siguiente. 5.4.3. Observaciones: Debemos tener en cuenta que el Levitron puede variar dependiendo de la altura en la ciudad o país que se encuentre la persona que desea hacer el experimento, se les recomienda a estas personas que empiecen con diferentes imanes ya sea de la peonza o de la base.
  11. 11. 11 5.4.4. Acuerdos de financiación. Todo el capital es aportado por los integrantes del proyecto, además del aporte que hace el asesor. Todo es por partes iguales. 5.4.5. Lugar donde se hará el ensamble. Para la preparación del ensamble, antes de iniciar la exposición del proyecto se realizara un montaje en la casa de cada uno de los integrantes del proyecto, luego una delante del asesor, y posteriormente en la exposición del proyecto. 6. Marco teórico. 6.1. Levitron. Consiste básicamente de una peonza o trompo magnético permanente que gira levitando sobre una base también magnética de forma anular. Esto lo transforma en una especie de giroscopio. Para compensar la fuerza de gravedad y la fuerza magnética contrapuesta posee anillos a modo de contrapesos que deben colocarse pacientemente hasta lograr un equilibrio determinado. Para lograr una perfecta estabilización en el proceso de levitación, existen parámetros funcionales, como el peso y la velocidad de rotación de la peonza, los cuales son fundamentales para lograr un buen equilibrio y lograr la levitación. Empleando los principios del campo magnético y la estabilización giroscópica, Levitron enseña cómo lograr la levitación de su peonza mostrando una serie de pasos interactivos. La estabilización de rotación de la peonza que levita, paulatinamente sufre una natural y gradual pérdida a su vez en la velocidad, de modo que el fenómeno de la levitación, en esta forma natural, dura un plazo de cuatro minutos, a menos que se le provea una energía externa que ayude a sostener la rotación, lo cual es posible utilizando el Levitron Perpetuador.
  12. 12. 12 Para poder lograr la levitación, se puede ayudar con una cubierta plástica transparente que se coloca encima de la gran base magnética, la peonza se hace girar sobre esa cubierta con un registro medio de 25 a 50 rotaciones por el segundo (1500-3000 RPM). Si la velocidad de rotación es demasiado lenta, la peonza caerá encima y se deslizará hacia un lado; si en cambio demasiado rápido no se orientará para seguir al flujo magnético entonces se moverá y se deslizará. Puesto que puede ser difícil hacer girar la peonza rápidamente con la mano, existe la posibilidad de hacerla girar con un dispositivo alimentado a pilas que le da el impulso inicial para hacerlo girar mediante el impulso de un motor eléctrico. Luego, la cubierta plástica transparente se debe levantar a mano lentamente hasta, y si las condiciones de peso y velocidad son correctas, la peonza se levante y levite sobre ella logrando el punto de equilibrio mecánico. A la peonza se le deben colocar suplementos de peso con arandelas de diferente tamaños y precios que vienen junto con el kit. Si es demasiado el pesado no se levanta sobre la cubierta plástica y si demasiado ligero volará hacia arriba y luego a un costado.3 Después de algunos minutos, la peonza cae cuando la fricción del aire lo retarda por debajo de la velocidad crítica. La temperatura y corrientes de aire, la vibración del terreno, y las interrupciones de la fuente de energía también alteran el delicado equilibrio necesario para lograr la estabilidad de la peonza. Versiones más costosas de laboratorio pueden sostener la levitación de la peonza en forma indefinida, manteniendo activamente la rotación de la misma compensada por artificios de la rotación. La fuerza impulsa a la peonza para hacerla girar lo suficiente como para mantener una velocidad constante. Con una velocidad constante, y con el Levitron nivelado perfectamente,la peonza de Levitron puede girar por períodos de tiempo largos. 6.2. Funcionamiento del Levitron. 6.2.1. ¿Cómo funciona el Levitron? Levitron tiene (Presumiblemente dominó el arte de hacer girar la parte superior y colocándolo en su posición de levitación estable, una explicación de cómo funciona el Levitron con mucha perplejidad expresa de que funciona en absoluto, a menudo citando un teorema debido a Earnshaw, como prueba de que no debería funcionar. Interés por la Levitron tiene siempre son altas entre los científicos. Recientemente, analogías del Levitron de trampas para partículas microscópicas (por ejemplo, electrones, neutrones) han sido
  13. 13. 13 reconocidos por los científicos que trabajan en el área de investigación fascinante donde la materia se manipula y se examina, una tal partícula microscópica a la vez. El primero en reconocer la analogía fue el Dr. Michael V. Berry de la Universidad de Bristol. Dr. Berry, inspirado por este reconocimiento, publicó una exposición exhaustiva de la física de la operación del Levitron. 6.2.2. ¿Qué se necesita hacer para que gire? Para evitar que la parte superior de vuelco. Además de proporcionar una fuerza sobre la parte superior como un todo, el campo magnético de la base da un par de torsión que tiende a girar su eje de giro. Si la parte superior no se gira, este par magnético sería darle la vuelta. Entonces su polo sur sería la punta hacia abajo y la fuerza de la base sería atractiva - es decir, en la misma dirección que la gravedad - y la parte superior caería. Cuando la parte superior está girando, el par de torsión actúa giroscópicamente y el eje no se vuelque pero gira alrededor de la dirección del campo magnético (casi vertical). Esta rotación se llama precesión. La eficacia de giro en la estabilización de una parte superior magnéticamente compatible. El Levitron fue descubierto por Roy M. Harrigan. 6.3. Ajustes del Levitron. 6.3.1 ¿Por qué el peso crítico y por qué debe ser ajustado con tanta frecuencia? El peso de la parte superior y la fuerza de magnetización de la base y la parte superior determinan la altura de equilibrio donde el magnetismo equilibra la gravedad. Esta altura debe estar dentro del rango estable. Ligeros cambios de temperatura alteran la magnetización de la base y la parte superior. (Como la temperatura aumenta, las direcciones de los imanes atómicos randomizado y el campo se debilitan). A menos que se ajusta el peso para compensar, el equilibrio se desplaza fuera del rango estable y la parte superior se cae. 6.3.2. Invención y patentes. El dispositivoque másadelantefue llamadoLevitronfueinventadoypatentadooriginalmente por el inventorRoyHarrigande Vermont.Un empresariode Seattle,se encontróconque la patente estabaenprocesoyen vías de intentarperfeccionarunapeonzaque levitaba.Enese
  14. 14. 14 intentopidieronprestadoel prototipode Harrigan,analizandosufísicaconla ayudade su padre enlo cual trabajó en el laboratorionacional de Alamosde EstadosUnidosDe América,entonces registrócomopropiauna patente de lamejora. 6.3.3. Conceptos básicos de los imanes y el magnetismo. Imanes, atraen metales específicos y tienen dos extremos o polos: el norte y el sur. Los polos opuestos se atraen mientras que los polos del mismo tipo se repelen. Los imanes y los campos magnéticos están estrechamente relacionados, y el magnetismo, junto con la gravedad y las fuerzas atómicas,es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo. Para saber cómo funcionan los imanes, lo primero que debemos saber es una definición básica de lo que son los imanes: Son objetos que producen campos magnéticos y atraen metales como el hierro, el cobalto etc. Las líneas de fuerza del campo magnético abandonan el imán por su polo norte y entra por su polo sur. Los imanes permanentes crean su propio campo magnético de forma continua. Los imanes temporales los producen en presencia de un campo magnético, y por un corto espacio de tiempo mientras abandona el campo. Los electroimanes producen campos magnéticos solo cuando la electricidad pasa por sus cables bobinados. Hasta hace poco,todos los imanes estaban hechos de elementos de metal o aleaciones. Estos materiales producen imanes de diferente potencia. Algunos ejemplos son los imanes de cerámica,como son los que usamos en los frigoríficos y en algunos experimentos elementales cuando estamos en el colegio, y usan óxido de hierro en un compuesto de cerámica. Muchos de estos imanes de cerámica,no son particularmente fuertes. Los imanes de alnico están hechos de aluminio, níquel y cobalto. Son más fuertes que los de cerámica,pero no tan potentes como aquellos que incorporan una clase de elementos llamados metales terrestres. Los imanes de cobalto de samario combinan el cobalto con algunos el metal terrestre samario.
  15. 15. 15 7. Magnetismo El magnetismo o energía magnética es un fenómeno físico por el cual los objetos ejercen 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. 7.1. La física del magnetismo. 7.1.2. Campos y fuerzas magnéticas. El fenómeno del magnetismo es ejercido por un campo magnético, por ejemplo, una corriente eléctrica o un dipolo magnético crea un campo magnético, éste al girar imparte una fuerza magnética a otras partículas que están en el campo. Para una aproximación excelente (pero ignorando algunos efectos cuánticos, véase electrodinámica cuántica) las ecuaciones de Maxwell (que simplifican la ley de Biot- Savart en el caso de corriente constante) describen el origen y el comportamiento de los campos que gobiernan esas fuerzas. Por lo tanto el magnetismo se observa siempre que partículas cargadas eléctricamente están en movimiento. Por ejemplo, del movimiento de electrones en una corriente eléctrica o en casos del movimiento orbital de los electrones alrededor del núcleo atómico. Estas también aparecen de un dipolo magnético intrínseco que aparece de los efectos cuánticos, por ejemplo del spin de la mecánica cuántica.
  16. 16. 16 La misma situación que crea campos magnéticos (carga en movimiento en una corriente o en un átomo y dipolos magnéticos intrínsecos) son también situaciones en que el campo magnético causa sus efectos creando una fuerza. Cuando una partícula cargada se mueve a través de un campo magnético B, se ejerce una fuerza F dado por el producto cruz: Donde es la carga eléctrica de la partícula, es el vector velocidad de la partícula y es el campo magnético. Debido a que esto es un producto cruz, la fuerza es perpendicular al movimiento de la partícula y al campo magnético. La fuerza magnética no realiza trabajo mecánico en la partícula, cambia la dirección del movimiento de ésta, pero esto no causa su aumento o disminución de la velocidad. La magnitud de la fuerza es: donde es el ángulo entre los vectores Una herramienta para determinar la dirección del vector velocidad de una carga en movimiento, es siguiendo la ley de la mano derecha. 7.2. Dipolos magnéticos. Se puede ver una muy común fuente de campo magnético en la naturaleza, un dipolo. Éste tiene un "polo sur" y un "polo norte", sus nombres se deben a que antes se usaban los magnetos como brújulas, que interactuaban con el campo magnético terrestre para indicar el norte y el sur del globo. Un campo magnético contiene energía y sistemas físicos que se estabilizan con configuraciones de menor energía. Por lo tanto, cuando se encuentra en un campo magnético, un dipolo magnético tiende a alinearse sólo con una polaridad diferente a la del campo, lo que cancela al campo lo máximo posible y disminuye la energía recolectada en el campo al mínimo. Por ejemplo, dos barras magnéticas idénticas pueden estar una a lado de otra normalmente alineadas de norte a sur, resultando en un campo magnético más pequeño y resiste cualquier intento de reorientar todos sus puntos en una misma dirección. La energía requerida para reorientarlos en esa configuración es entonces recolectada en el campo magnético resultante, que es el doble de la magnitud del campo de un magneto
  17. 17. 17 individual (esto es porque un magneto usado como brújula interactúa con el campo magnético terrestre para indicar Norte y Sur). Una alternativa formulada, equivalente, que es fácil de aplicar pero ofrece una menor visión, es que un dipolo magnético en un campo magnético experimenta un momento de un par de fuerzas y una fuerza que pueda ser expresada en términos de un campo y de la magnitud del dipolo (por ejemplo sería el momento magnético dipolar). 7.3. Dipolos magnéticos atómicos. La causa física del magnetismo en los cuerpos, distinto a la corriente eléctrica, es por los dipolos atómicos magnéticos. Dipolos magnéticos o momentos magnéticos, en escala atómica, resultan de dos tipos diferentes del movimiento de electrones. El primero es el movimiento orbital del electrón sobre su núcleo atómico; este movimiento puede ser considerado como una corriente de bucles, resultando en el momento dipolar magnético del orbital. La segunda, más fuerte, fuente de momento electrónico magnético, es debido a las propiedades cuánticas llamadas momento de spin del dipolo magnético (aunque la teoría mecánica cuántica actual dice que los electrones no giran físicamente, ni orbitan el núcleo). El momento magnético general de un átomo es la suma neta de todos los momentos magnéticos de los electrones individuales. Por la tendencia de los dipolos magnéticos a oponerse entre ellos se reduce la energía neta. En un átomo los momentos magnéticos opuestos de algunos pares de electrones se cancelan entre ellos, ambos en un movimiento orbital y en momentos magnéticos de espín. Así, en el caso de un átomo con orbitales electrónicos o suborbitales electrónicos completamente llenos, el momento magnético normalmente se cancela completamente y solo los átomos con orbitales electrónicos semillenos tienen un momento magnético. Su fuerza depende del número de electrones impares.
  18. 18. 18 7.3.1. Clasificación de los materiales magnéticos. Tipo de material Características No magnético No afecta elpaso de las líneas de campo magnético. Ejemplo: el vacío. Diamagnético Material débilmente magnético. Si se sitúa una barra magnética cerca de él, ésta lo repele. Ejemplo: bismuto (Bi), plata (Ag), plomo (Pb), agua. Paramagnético Presenta un magnetismo significativo. Atraído por la barra magnética. Ejemplo: aire, aluminio (Al), paladio (Pd), magneto molecular. Ferromagnético Magnético por excelencia o fuertemente magnético. Atraído por la barra magnética. Paramagnético por encima de la temperatura de Curie (La temperatura de Curie del hierro metálico es aproximadamente unos 770 °C). Ejemplo: hierro (Fe), cobalto (Co), níquel (Ni), acero suave. Anti ferromagnético No magnético aún bajo acción de un campo magnético inducido. Ejemplo: óxido de manganeso (MnO2). Ferromagnético Menor grado magnético que los materiales ferromagnéticos. Ejemplo: ferrita de hierro. Súper paramagnético Materiales ferromagnéticos suspendidos en una matriz dieléctrica. Ejemplo: materiales utilizados en cintas de audio y video.
  19. 19. 23 7.4. Mono polos magnéticos. Puesto que un imán de barra obtiene su ferromagnetismo de los electrones magnéticos microscópicos distribuidos uniformemente a través del imán, cuando un imán es partido a la mitad cada una de las piezas resultantes es un imán más pequeño. Aunque se dice que un imán tiene un polo norte y un polo sur, estos dos polos no pueden separarse el uno del otro. Un mono polo -si tal cosa existe- sería una nueva clase fundamentalmente diferente de objeto Magnético. Actuaría como un polo norte aislado, no atado a un polo sur, o viceversa. Los mono-polos llevarían "carga magnética" análoga a la carga eléctrica. A pesar de búsquedas sistemáticas a partir de 1931 (como la de 2006), nunca han sido observadas, y muy bien podrían no existir. (ref.). Milton menciona algunos eventos no concluyentes (p.60) y aún concluye que "no ha sobrevivido en absoluto ninguna evidencia de monopolos magnéticos. 7.5.Electro-magnetos. Un electroimán es un imán hecho de alambre eléctrico bobinado en torno a un material magnético como el hierro. Este tipo de imán es útil en los casos en que un imán debe estar encendido o apagado, por ejemplo, las grandes grúas para levantar chatarra de automóviles. Para el caso de corriente eléctrica se desplazan a través de un cable, el campo resultante se dirige de acuerdo con la regla de la mano derecha. Si la mano derecha se utiliza como un modelo, y el pulgar de la mano derecha a lo largo del cable de positivo hacia el lado negativo ("convencional actual", a la inversa de la dirección del movimiento real de los electrones), entonces el campo magnético hace una recapitulación de todo el cable en la dirección indicada por los dedos de la mano derecha. Como puede observarse geométricamente, en caso de un bucle o hélice de cable, está formado de tal manera que el actual es viajar en un círculo, a continuación, todas las líneas de campo en el centro del bucle se dirigen a la misma dirección, lo que arroja un 'magnética dipolo ' cuya fuerza depende de la actual en todo el bucle, o el actual en la hélice multiplicado por el número de vueltas de alambre.
  20. 20. 20 8. Leyes del magnetismo. 8.1. Unidades del magnetismo. o Tesla [T] = unidad de campo magnético. o Weber [Wb] = unidad de flujo magnético. o Ampere [A] = unidad de corriente eléctrica, que genera campos magnéticos. 8.2. Otras unidades. o gauss, abreviado como G, es la unidad CGS de inducción magnética (B). o Oersted, es la unidad CGS de campo magnético. o Maxwell, es la unidad CGS de flujo magnético. 8.3.Ley de Gauss para el campo magnético. El campo magnético de una carga puntual posee la propiedad de que sus líneas de campo son circunferencias cerradas en torno a la línea de movimiento de la carga. Es decir, son líneas sin extremos, no como las del campo electrostático, que parten de las cargas positivas y mueren en las negativas. El campo debido a una corriente es superposición de los campos magnéticos de las cargas que lo componen. Por ello, sus líneas de campo tampoco tienen extremos. En el caso de un hilo rectilíneo y de una espira circular, el las líneas de campo son curvas cerradas. En el caso general pueden ser madejas muy complicadas, pero en cualquier caso sin extremos. Si se calcula el flujo del campo magnético a través de una superficie cerrada, puesto que todas las líneas de campo magnético que entran por un lado salen por otro (pues no pueden desaparecer en el interior), el resultado es un flujo nulo: Esta es la ley de Gauss para el campo magnético. Es una ley universal que se cumple en toda circunstancia.
  21. 21. 21 Podría pensarse que los imanes no satisfacen esta ley. Después de todo, los imanes poseen polos norte y sur. Un polo norte es aquel del que salen las líneas de campo magnético y el polo sur aquél al que llegan. Si uno considera el flujo alrededor del polo norte de un imán, debería obtenerse un flujo positivo, ¿no? No. Si uno analiza lo que ocurre dentro del imán, encuentra que dentro de éste las líneas de campo magnético van del polo sur al polo norte, cerrando la línea y anulando el flujo. Po r ello, al partir un imán en dos no se obtienen dos polos separados, sino dos nuevos imanes, cada uno con sus dos polos. 9. Gráfica, materiales, plano e instrucciones de posición del Levitron.
  22. 22. 22 10. Referencias. o Casa de los imanes (plaza de las américas) Dirección: Carrera 71 # 65b- 32 sur. Teléfono: PBX (878)226-4628. Email: ventas@casadeliman.com o Madera Dirección: Carrera 70 # 23d sur Bosa Palestina. Teléfono: 3175441832 o Maloka centro interactivo: Dirección: carrera 68D – calle 26. Teléfono: (1) 4272707. Email:www.maloka.org o DIMETALES Dirección: Calle 13 No.21- 89 San Façon. Teléfono:(571) 2014700. Email:ventas@dimetales.com Bogotá D.C.
  23. 23. 23 11. Bibliografía. http://www.levitron.com/ http://es.wikipedia.org/wiki/Levitron http://en.wikipedia.org/wiki/Spin_stabilized_magnetic_levitation http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/Videos/Levitron/Index.htm http://www.ehowenespanol.com/levitron-casero-como_5125/ http://www.juguetronica.com/peonzas-magicas/levitron-ultimate.html http://www.info.com/levitron?cb=14&cmp=3720 http://www.buenastareas.com/ensayos/Proyecto-Sobre-Levitron/1980384.html http://uxmym1.iimas.unam.mx/bancos/publicaciones/tesis/046.pdf http://levitroncasero.blogspot.com/2010/09/levitron.html

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