UNIVERSIDAD AUTONOMA DENUEVO LEON PREPARATORIA 22 Laboratorio de ciencias experimentales Equipo: Ana Margarita Moya Vidaurri Karyme Alejandra Sandoval Rodríguez Docente: Gerardo Balderas “LEVITRON” 12 de mayo de 2016. ....................................................................................................................................................................................................................................11 ...........................................................................4 Marco teórico.................................................................................................................................2 Hipótesis...............................................................................................................7 Análisis de resultados.............................4 Antecedentes.............................................................................3 Justificación............................................INDICE Introducción.............................................10 Anexos ........................................3 Variables.........9 Reflexión...............................................................5 Experimentación...............................2 Problema de investigación.............................................................................................................................................................................2 Pregunta de investigación....3 Objetivos................................................................................... El experimento consistirá en un juguete conformado por imanes y demás materiales atrayentes y repulsivos a las magnetos. en Japón. Preguntas de investigación ¿La levitación magnética es una forma sencilla y practica para que cualquier objeto pueda ser levitado si el campo magnético es lo suficientemente fuerte? . En este proyecto demostrara de manera general. Las fuerzas producidas por el magnetismo son utilizadas en la actualidad de una forma innovadora en el mundo de la ingeniería civil y en relación con el transporte utilizado en países de primer mundo como lo es el tren MAGLEV. Problema de investigación Explicar los principios básicos de levitación magnética para la posible creación de herramientas mecánicas. y demostrar que no es un tema ni un principio tan complicado como lo explican algunos científicos. se ha demostrado que no es así. Se pretende saber si la levitación magnética es una innovación tecnológica que se pueda aplicar a cualquier área de la vida cotidiana o no. con los descubrimientos de grandes científicos. que utilicen este medio para un más veloz. Ahora en nuestros días. por medio de un sencillo experimento como los polos opuestos de campos magnéticos se atraen y generan fuerzas realmente sorprendentes e impactantes.Levitron: Levitación Magnética Introducción En la antigüedad. ver que algún objeto levitara se consideraba algo relativamente imposible. fácil y mejor rendimiento. Sera necesario el empleo de materiales que ayuden a nivelar el peso al momento de realizar el experimento.Hipótesis La levitación magnética es básicamente el correcto uso de campos magnéticos donde se busca que el peso que ejerce el objeto. sea equilibrado por una fuerza de empuje que haga que esta masa sea nula. De qué idea surge el levitron. Objetivos (general) Mi pareja y yo. Demostrar que es un principio de la física actual y que obviamente tiene repercusiones en distintos ámbitos de estudio de la ingeniería civil y mecánica. Variables La explicación de los principios de la física respecto al magnetismo pueden resultar un tanto complejos para ciertas personas. Construir un modelo escolar de un Levitron. Objetivos (específicos) Explicar de una manera sencilla e interactiva las funciones de un levitron. realizaremos una rigurosa y objetiva investigativa sobre el funcionamiento de la levitación magnética. . utilizando como medio principal el Levitron. de donde se explicara cada uno de los procesos y principios que permitan el correcto funcionamiento físico de este proceso. Conocer de dónde surge la inquietud de la levitación. por lo que ellas no serían capaces de poder imaginar los miles de transformaciones que podrían hacerse tomando este experimento como base fundamental para iniciar un proyecto innovador. En ese intento pidieron prestado el prototipo de Harrigan. entonces registró como propia una patente de la mejora. a su vez. Un empresario de Seattle. además teníamos gran curiosidad por adquirir conocimientos sobre la levitación magnética. Los esfuerzos en formalizar el acuerdo escrito fueron causa de un futuro enfrentamient. El dispositivo que más adelante fue llamado Levitron fue inventado y patentado originalmente por el inventor Roy Harrigan de Vermont. Dos individuos crearon en Nuevo México una compañía llamada “UFO” para poner el Levitron según los términos de un acuerdo verbal en sociedad con Hones' company. Creative Gifts. y rediseñaran su website para acusar a Hones de robar la invención de Harrigan. demandó en la corte de distrito de Estados Unidos de Nueva México contra UFO y a sus dueños .Justificación Como equipo mi compañera y yo decidimos indagar sobre este tema ya que nos pareció muy interesante conocer más allá de lo que nos puede mostrar en clase. después de que los directores de UFO aprendieran sobre la invención anterior del dispositivo de Harrigan. Investigamos sobre esto porque queremos demostrar que un experimento tan básico y sencillo como este podría cambiar la manera de hacer las cosas en el mundo entero. Antecedentes En 1821 el físico danés Hans Christian Oersted observo la conexión existente entre los fenómenos eléctricos y magnéticos. analizando su física con la ayuda de su padre en lo cual trabajó en Los Alamos National Laboratory of USA (del United States Department of Energy). concepto que honestamente nos parecía muy difícil de comprender y de llevar a cabo. Inc. se encontró con que la patente estaba en proceso y en vías de intentar perfeccionar una peonza que levitaba. Creative Gifts. Inc. Además. La peonza ha de ser rápida. 2000) (New Mexico)). ellos se retiraron por sí mismos. y todas las contradenuncias de UFO fueron rechazadas después de que UFO se había estado representando como el favorable demandado como pro se. Bajo estas hipótesis adiabáticas. La energía magnética de interacción será y la energía total “efectiva” sobre la peonza será: .como infracción de la marca registrada. fue sancionado por la corte para el abuso del descubrimiento. Las demandas de la marca registrada de Creative Gifts fueron mantenidas. La apelación de la corte. la peonza debe percibir un campo magnético rotatorio lento. normalmente Hz). la peonza realiza una precesión alrededor de la dirección local del campo magnético y en medio el momento magnético apunta en una dirección anti paralela a las líneas de campo magnético. normalmente. UFO. comentó en su decisión. por lo que debe tener una velocidad de rotación lateral lenta comparada con la velocidad de precesión (. su velocidad de rotación debe ser mayor que su velocidad de precesión (. En el juicio y en la apelación del décimo circuito (Creative Gifts. v. 235 F. Hz y Hz). Marco Teórico El principio de funcionamiento del Levitron se basa en la “aproximación adiabática” Al poner a girar la peonza encima de la plataforma su momento magnético apunta en una dirección anti paralela a la magnetización de la base con lo que aparece una fuerza magnética repulsiva que actúa en contra de la gravedad. observando que UFO había sometido un escrito que se abría de la página-uno sin citaciones al expediente o a la discusión de la ley relevante.3d 540 (10th Cir. Donde es la masa de la peonza. al contrario que un imán normal (que haría que el otro imán se diera la vuelta y se quedase pegado a él). y además poseen la propiedad de rechazar las líneas de un campo magnético aplicado. si . se conocen unos cuantos mecanismos físicos que permiten “sostener” un objeto flotando sin contacto mecánico alguno con el suelo. que explicaremos más adelante. Se genera una fuerza magnética de repulsión la cual es capaz de contrarrestar el peso del imán produciendo así la levitación del mismo. aparecen serias dificultades. La levitación es un fenómeno que siempre ha cautivado la imaginación del ser humano. No obstante. Hoy en día. Llamamos levitación magnética al fenómeno por el cual un material puede levitar gracias a la repulsión existente entre los polos iguales de dos imanes o bien debido a lo que se conoce como “Efecto Meissner”. es la aceleración de la gravedad y es la altura de levitación de la peonza Conviene destacar que la estabilidad de la peonza no depende de la intensidad del campo magnético sino de su geometría. cuando se pretende extrapolar este atractivo fenómeno a sistemas de interés científico o tecnológico. que es una propiedad inherente a los superconductores. es decir: son materiales que pueden alcanzar una resistencia nula. un superconductor cambia el campo magnético cuando el exterior lo hace. En estas condiciones de temperatura son capaces de transportar energía eléctrica sin ningún tipo de pérdidas. por debajo de una cierta temperatura crítica. ya que así se puede incrementar su altura de levitación. Se denomina “Efecto Meissner” a esta capacidad. el superconductor se convierte en un imán de polaridad contraria de modo que “sujeta” al otro imán sobre él. de modo que es capaz de mantener el otro imán fijo en el aire. Pero. no oponen resistencia al paso de la corriente. Este efecto puede utilizarse para producir “levitación magnética”: Cuando se acerca un imán a un superconductor. Por ello conviene que la peonza tenga un imán toroidal en su interior en lugar de uno en forma de disco. los cuales. La superconductividad es una característica de algunos compuestos. De hecho. compensándolo. un sistema electromecánico. 1-Principio de levitación magnética. kv: Fuerza originada por la fricción o rozamiento del cuerpo. m es la masa del cuerpo y a es la aceleración el mismo. Las fuerzas que actúan sobre el sistema son: mg: Fuerza producida sobre la masa m del cuerpo debido a la aceleración del campo gravitatorio terrestre g. i) = ma . éste cambia de polaridad y lo atrae lo suficiente para mantenerse a la misma distancia. La sumatoria de fuerzas está dada por la ecuación: F = mg − kv + F(y. Todos los sistemas que utilicen levitación magnética para sustentar elementos ferromagnéticos deben contar. Esta última relación se comprueba físicamente como el equilibrio de fuerza magnética y mecánica. constituido por una fuente variable de voltaje y una bobina.se aleja el imán del superconductor una vez está cerca. F = ma F: son las fuerzas aplicadas al sistema. por lo menos. F(y. que utiliza la energía eléctrica almacenada en la bobina en forma de campo magnético para compensar la energía mecánica. con dos elementos: un sistema eléctrico. i) : Fuerza ejercida por las bobinas de los raíles. i) ==> mg − kv + F(y. y luego retirarlo. Colocar 4. el Imán sobre el grande. 7. con el lado (+) hacia arriba. asegurándose que el lado (+) quede hacia abajo. Si el trompo al girar no se logra elevar quiere decir que se le ha agregado masa de más y que es necesario removerla. Un palito de madera o plástico en forma cónica. 3. Colocar el palito de madera dentro del Imán tipo aro. Levantar poco a poco el estuche de CD. 5. (que tenga el diámetro mayor al diámetro "d" del imán para que no se salga) Silicona Estuche acrílico de CD Estaño PASOS 1. será necesario agregar un poco de estaño alrededor del palito. Si la peonza gira y se eleva pero no se mantiene en el aire una cantidad considerable de tiempo. 6. CONSEJOS: . Colocar sobre una mesa el Imán grande. d=1.Experimentación MATERIALES: Imán grande Imán en forma de aro (D=4cm. quedando como trompo. estuche lado (+). fijarlo con silicona. 2. Hacer el girar estuche el palito de CD con el sobre imán.5cm) aprox. de CD. Y. después de este lapso de tiempo el artefacto se movía hacia los lados de manera un poco violenta. toneladas de paciencia (sobre todo al principio). Pero si por el contrario si se le ponía peso de más a la peonza. fue tedioso ya que se tenía que agregar o quitar peso al trompo por así decirle.Tener bien presente que los ajustes del aparato son delicados y que el adquirir las destrezas necesarias para lograr que la peonza ruede o para conseguir la levitación no es tarea fácil. Mantener entonces ligeramente la posición y retirar el plato. Si esto sucede aumentar un poco la masa.. . está en lugar de ascender e mantenía inerte y no se mostraba ningún cambio de posición o movimiento. podrían hacer funcionar con gran éxito nuestro trabajo o bien podrían estropearlo todo. bueno en realidad. paciencia. hacia abajo. También puede probarse a levantar un poco las patas situadas en la dirección en que se desvía. El "secreto" está en un lento ascenso del plato elevador hasta que prácticamente no se note el peso de la peonza. Parece que da buen resultado (ver vídeo) inclinar ligeramente el plato elevador hacia la persona que lo sostiene. Es frecuente la tendencia a salir disparada siguiendo las líneas del campo magnético. menos de un gramo de estaño podrían hacer la diferencia. Debíamos poner mucha atención a la cantidad de peso que le agregábamos en cada intento pues. Análisis de resultados Al realizar el experimento nos dimos cuenta de que no fue muy sencillo. ya que si tenía masa deficiente lograba sostenerse en el aire por menos de 3 segundos.. con mucho cuidado. y al estar levitando todo el tiempo debido a la gran fuerza de atracción y repulsión entre los polos opuestos permite que se desplace con una mayor velocidad. Con respecto al experimento. ya que como sabemos el tren MAGLEV. ofreciendo a sus pasajeros tranquilidad total. lo habíamos realizado nosotras mismas. . y para la modernización de los medios de transporte. nos dimos cuenta que el magnetismo se podría volver indispensable a lo largo de los años para la ingeniería civil. se mueve demasiado rápido gracias a que utiliza de soporte imanes. concluimos que es realmente sorprendente ya que nunca antes habíamos presenciado algo similar y mucho menos.Reflexión Después de todo lo investigado. leído y comprendido con respecto a nuestro tema de investigación. Se logró comprobar nuestra hipótesis ya que ya existen grandes logros que lo avalan. Jorge Salas (17 de agosto de 2011). Principios del magnetismo. Levitación Magnética de elementos pesados. Levitron. Michael Puth. (6 de enero de 2014). Walter Barrios Donado. (27 de noviembre de 2007). Grandes y pequeños inventos. (3 de noviembre de 2013). (20 de enero de 2003). «Levitron Physics: Frequently Asked Questions About the Levitron» Elizabeth Corcoran.Bibliografía: Michael V. . Berry. Anexos (peonza construida con dos imanes) (dos imanes de la base del levitron) . (Se anivela el imán y el peso de la peonza) . (La peonza ya está anivelada) (el vaso no intervino en el campo magnético) .