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LEVITRÓN HORIZONTAL

MARIA FERNANDA ACEVEDO CASTRO AMPARO ELENA CARVAJAL CORREA LAURA XIMENA CHICA SUESCÚN PAULA GUTIÉRREZ RESTREPO ISABELLA OSORIO VARGAS NATHALIA REGALADO CHICAIZA

PRÁCTICA DE FÍSICA I

EDWARD YESID VILLEGAS PULGARÍN

UNIVERSIDAD DE MEDELLÍN FALCUTAD DE CIENCIAS BÁSICAS MEDELLÍN - ANTIOQUIA 2017

Marco teórico Levitación Magnética Es un procedimiento en donde un cuerpo logra levitar debido a la acción de un campo magnético. 

¿Por qué es importante la levitación magnética?

Para este proyecto la levitación que estudiaremos es la que tiene que ver con la física y más conocida como levitación magnética, esta es una de las ramas de la física que presenta grandes aplicaciones en cuanto a tecnología se refiere, un ejemplo de ellos son los trenes de levitación magnética Maglev. 

¿Qué buscamos con este proyecto?

Con este proyecto se busca vencer la fuerza de la gravedad y poner a prueba una técnica para medir la fuerza magnética, por medio de la aceleración cuando sale expulsado uno de los imanes gracias a la repulsión existente entre los polos iguales de dos imanes. 

¿Qué es el levitrón magnético?

El “Levitrón” es un objeto magnético que consiste en una hoja de acetato (que anteriormente le hemos dado forma cilíndrica) con dos imanes pegados en sus extremos que flota libremente en el aire por encima de una base formada por un tablón y cuatro imanes. El levitrón se mantiene en el aire gracias a la repulsión de los potentes imanes que contiene la base. El polo norte del imán de la hoja de acetato apunta hacia el polo norte de los imanes de la base. Para conseguir que la hoja de acetato flote libremente es necesario que su peso y velocidad de giro estén finamente ajustados.

Ecuaciones a utilizar en el proyecto Significado de las variables

Ecuación

F: Fuerza m: Masa a: Aceleración

F=m∙a

a: Aceleración Vf: Velocidad final Vi: Velocidad inicial tf: Tiempo final

a= a=

∆v ∆t

(Vf − Vi ) (t f − t i )

¿Para qué la utilizaremos? Se utilizará para determinar que fuerza liberan los imanes de mayor tamaño, al levitar con los pequeños imanes del cilindro de la hoja de acetato colocado por encima de los mismos. Esta fórmula nos permitirá calcular y conocer la aceleración que tendrá el ciclo, para ello tomares en cuenta el cambio de velocidad y el tiempo

ti: Tiempo inicial

d: Distancia

→: Velocidad V

→= V

d t

t: Tiempo

inicial y final. Y luego asociarla a la fuerza magnética que es lo que queremos encontrar. Con esta fórmula se calculará la velocidad del cilindro giratorio por en encima de los imanes, también nos servirá para calcular la velocidad del imán pequeño cuando repele con el de mayor tamaño. (Se escribe con el símbolo de vector por denotar que la cantidad requerida necesita magnitud y dirección).

Montaje Para el levitrón horizontal se hace necesario proceder de dos formas; una para medir la fuerza magnética por medio de la aceleración y la otra para realizar la levitación. Para la levitación: Materiales:       

Dos tablones de madera. Cuatro ruedas imantadas grandes del mismo tamaño. Dos imanes de reloj del mismo tamaño. Acetato. Clavos. Un alfiler. Cinta de color.

Montaje: 1. Se apoyan las cuatro ruedas imantadas grandes sobre clavos, dos a cada extremo del tablón, de tal forma que sus polos adyacentes sean iguales para lograr la repulsión entre ellos. 2. Se unen mediante clavos los dos tablones de madera formando un ángulo de 90°. 3. Se enrolla el acetato y se introduce dentro de este dos imanes de reloj quedando cada uno a los extremos cuidando que éstos queden en repulsión con respecto a las ruedas imantadas que están en la base. 4. Adicionalmente se coloca un alfiler en uno de los extremos del tubo de acetato y un pedazo de cinta de color. 5. Se ubica el acetato en la parte superior de la base y se procede a calibrarlo haciendo que el extremo donde está el alfiler choque en el tablón vertical.

Para medir la fuerza magnética: Materiales:      

Un tablón de madera. Una rueda imantada grande. Un imán de reloj. Clavos. Flexómetro. Cronómetro.

Montaje: 1. En el tablón de madera se apoya sobre un clavo la rueda imantada grande, a partir de esta se ubica el flexómetro. 2. Se ubica el imán de reloj sobre el tablón de tal forma que quede en repulsión con la rueda imantada de la base. Procedimiento: Al soltar el imán este sale expulsado desde su posición inicial a una posición final la cual se mide con un flexómetro obteniendo el desplazamiento del imán. Con el cronometro se mide el tiempo que dura en llegar a la posición final. Con el desplazamiento y el tiempo se calcula su velocidad final que sirve para obtener la aceleración y con la masa del imán de reloj hacemos el producto obteniendo la fuerza magnética.

Resultados esperados Los resultados que se esperan de esta práctica son: 1. Determinar el valor de la fuerza magnética mediante el estudio de la aceleración de un imán. 2. Por medio de las fuerzas que aparecen de atracción y repulsión de los imanes, lograr obtener la levitación magnética.

Análisis de Errores Al no tener facilidad de acceso a equipos especializados para medir la fuerza magnética que hace que nuestro objeto flote (hoja de acetato en forma cilíndrica), hemos tenido que buscar una nueva forma de encontrar este dato, ya que es el que fundamenta nuestro proyecto.

Entonces asociamos la aceleración que presenta uno de los imanes pequeños de nuestro proyecto al repeler con uno de los de mayor tamaño, directamente con la fuerza magnética que nos interesa estudiar. Al ser la aceleración una magnitud que podemos conocer con equipos no tan avanzados. Pero, estamos conscientes de que las cifras que nos arroje la aceleración de dicho objeto pueden tener unos porcentajes de error elevados, ya sea por errores del observador, sistemáticos… que no nos permitirán conocer con exactitud la fuerza de nuestro campo magnético, sino una pequeña aproximación.

CONCLUSIONES La levitación magnética apreciada en el proyecto se genera a partir de campos magnéticos con igual carga, pues la fuerza generada en dicho campo produce la repulsión de los imanes que trae como consecuencia la levitación del objeto. Los efectos que producen las ondas electromagnéticas son el punto de partida de muchos de los estudios de la física en la modernidad para diferentes aplicaciones en la vida cotidiana como lo es por ejemplo tecnologías de transporte y comunicación. Siendo el objetivo final de este proyecto la explicación del fenómeno físico de la levitación debemos de tener en cuenta diferentes aspectos como cálculos y medidas para llegar al resultado esperado. Bibliografía 

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Levitación magnética. Obtenido en Agosto 5, 2017 de Wikipedia: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Levitaci%C3%B3n_magn%C3%A9tica ¿Cómo funciona el tren más rápido del mundo? Levitación magnética. Obtenido en Agosto 5, 2017 de YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=Mn85dVrhIvs&feature=youtu.be Levitación magnética. Obtenido en Agosto 2, 2017 de YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=rQA-0pmEKa8 Perren, Gabriel (2003) Estudio de las aplicaciones prácticas de la levitación magnética trenes Maglev. http://www.fceia.unr.edu.ar