En este documento se muestran algunos de los experimentos que fueron presentados en la IX Feria de la Ciencia de Sevilla

1. Proyectos de la Feria de la Ciencia 2011: “Levitando,
que es gerundio”
Pluma Levitante
Este juguete es útil para investigar las fuerzas que son capaces de sostener un objeto pesado
levitando en el aire. Consiste en una pieza que contiene imanes en sus extremos que levita
apoyada sobre una superficie plástica sujeta a una superficie de apoyo que también contiene
varios imanes colocados de forma que la pluma no se caiga. La disposición de los imanes se
puede observar en el gráfico siguiente:
La pluma no cae porque los imanes están colocados con los polos opuestos, la lámina de
metacrilato está puesta para que la pluma no salga hacia atrás.
Hay que buscar el ángulo idóneo para que la pluma permanezca en equilibrio, en caso
contrario los imanes tienden a atraerse
Acelerador magnético (rifle de Gauss)
Sobre un listón de madera se colocan los cuatro imanes alternando sus polos. La distancia
entre los imanes es la equivalente a 4 veces el diámetro de las bolas de acero que vayamos a
utilizar.
Sujetamos los imanes fuertemente al listón con cinta adhesiva, procurando que el eje del imán
esté a la misma altura que el centro de las bolas, para ello pondremos debajo de éstos un trozo
de cartón, un trozo de madera o un papel doblado.
Todo el conjunto debe quedar perfectamente alineado.
Colocaremos ocho de la bolas distribuidas por parejas detrás de cada uno de los imanes, tal
como muestra el gráfico
La bola restante es la que hace que comience la reacción en cadena: cuando ésta se acerca al
primer imán transfiere su energía y la tercera bola sale disparada hasta llegar al segundo imán,
después saldrá la quinta, la séptima y por último la novena bola que es lanzada con una
energía cinética bastante más alta que la que tenía la primera bola
Para volver a disparar se colocan otra vez las bolas en la posición inicial.
METODOLOGÍA (Describir cómo se piensa potenciar la participación del público): Se
puede colocar una cesta e intentar que el público cuele la bola en la cesta.
FUNDAMENTACIÓN CIENTÍFICA: El punto de partida consiste en lanzar una bola sobre un
primer imán. En la colisión, se transfiere la energía a otra bola, de manera similar billar, la
segunda bola transfiere energía a la tercera y así sucesivamente. Se van produciendo
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2. pequeños incrementos de energía, debido a que la bola que sale despedida está siempre más
cerca del segundo imán que del primero y se van acumulando según se va pasando por una
sucesión de campos magnéticos. Podemos decir que aumenta la energía cinética, en cada
choque, a costa de la energía potencial.
Tren de levitación magnética
Con este experimento se demuestra que los polos iguales de los imanes se repelen. Es muy
similar conceptualmente al MAGLEV que se ha desarrollado en Alemania, Japón y Francia.
El funcionamiento del tren levitante se basa en la repulsión magnética que se ejercen polos
magnéticos iguales, como se ilustra en la parte central de la figura 1. Es importante que la
superficie que actúe como tren tenga poca masa.
Los raíles se forman mediante los imanes de ferrita con su polo norte apuntando hacia arriba,
los cuales se colocan a 1 cm de los bordes de una tabla o lámina de madera de unos 60 cm de
largo y 15 cm ancho. Conviene poner en los lados y a los extremos de la tabla unas láminas de
metacrilato transparente, de unos 15 cm de alto, para que veamos flotar al tren sobre los raíles,
tal como se muestra en la parte izquierda de la figura 1.
La plataforma se construye con un trozo de cartón pluma no muy grueso, de 13 cm de ancho y
unos 20 cm de largo. En la parte de abajo y a 1 cm de los bordes se colocan imanes de ferrita,
como los de los raíles, que tengan la misma longitud que la plataforma. Es muy importante que
los imanes estén bien alineados y que coincidan verticalmente con los de la base, tal como
aparece en la parte derecha de la figura 1.
La clave para que el tren levite reside en colocar los imanes uno a continuación del otro de tal
forma que se repelan cuando se vayan a pegar, pues si se pegan el tren no funciona. Esto se
tiene que hacer tanto en la base como en la plataforma. En la figura 2 se aprecia el tren, con un
par de pasajeros, levitando sobre los raíles. Puede apreciarse las láminas de metacrilato y el
tablón de madera que alojan en su interior el tren levitante.
Escalador magnético
Consiste en un tubo de PVC, de unos 30 cm de longitud, en el que se introduce el corcho de
una botella de vino con un imán pegado en su centro. Seguidamente se coloca uno de los
tapones especiales para tubo de PVC y se llena de agua. Finalmente se coloca el otro tapón.
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3. En el exterior del tubo se coloca una figurita con un imán con el polo contrario al del corcho,
para que se atraigan, tal como se aprecia en la figura 3.
El corcho se sitúa en la parte superior, porque flota. Cuando se invierte el tubo, el corcho tiende
a subir arrastrando el muñequito de su exterior, produciendo un efecto muy espectacular.
En el funcionamiento del escalador magnético intervienen cuatro fuerzas. El empuje sobre el
conjunto corcho-imán, el peso del conjunto corcho-imán, la fuerza de rozamiento entre los
imanes y el tubo y, por último, la fuerza de atracción entre los imanes. Para que el muñequito
ascienda por el tubo, la suma de la fuerza de rozamiento entre los imanes y el tubo y el peso
del conjunto corcho-imán tiene que ser menor que el empuje sobre el conjunto corcho-imán. La
fuerza de rozamiento (en módulo) es proporcional a la fuerza de atracción entre los imanes.
Levitación diamagnética
Algunos materiales son diamagnéticos, lo que significa que cuando se exponen a un campo
magnético, estos materiales inducen a su vez un campo magnético débil en la dirección
opuesta. Es decir rechazan débilmente a un imán fuerte. Los carbones grafíticos son ejemplos
de materiales diamagnéticos fuertes. Debido a esta propiedad los materiales diamagnéticos
son susceptibles de ser usados en lo que se denomina levitación magnética, en la que objetos
hechos de estos materiales pueden llegar a flotar sobre un imán fuerte.
Levitrón casero
El juguete 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.
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.
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4. 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). 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.
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.
Cuna Magnética
Consiste en una bobina que se encuentra dentro de un habitáculo de cartulina, la bobina está
conectada a un transformador de un móvil a través de un interruptor. Encima del habitáculo de
cartulina se colocará la cuna, que tendrá pegado un imán de neodimio en su parte inferior.
¿Qué ocurrirá cuando abra y cierre el interruptor? Al pasar corriente por la bobina se generará
una corriente eléctrica que atraerá o repelerá al imán, como la corriente no pasará
continuamente no habrá siempre campo magnético, produciéndose una oscilación en la cuna
que hará que se mueva.
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