Caída de un imán por dentro de un caño de cobre

Estamos aquí introduciendo el efecto de frenado magnético. En videos posteriores encontraremos de a poco información más detallada. Resulta llamativo cronometrar el tiempo en que se suelta el imán de neodimio y en momento en que sale por el otro extremo del caño.

Caída libre del imán

A efectos comparativos con el video anterior, es que he colocado el imán en caída libre para que se cronometren los tiempos

Endoscopía del Sr. Lenz

El Sr. Lenz ha decidido visitar a su gastroenterólogo y el profesional de la salud le indicó un estudio denominado endoscopía, el cual permite ver por dentro el tubo digestivo.
Lenz se realizó el estudio que es el del video que observamos y el médico diagnosticó
"digestión lenta". Creo que estamos todos de acuerdo.
Bromas aparte, la iluminación interior del conducto de cobre nos permite visualizar la lentitud en la caída del imán. Esta imágen completa la de los dos videos anteriores.

Motor de Rotor Líquido

Como funcionan los motores convencionales?

El principio básico que se aplica es la fuerza electromagnética de Lorentz

"Toda carga eléctrica (q) sometida a un campo de inducción magnética (B) es dotada de una velocidad (V), de dirección no coincidente con la dirección del campo, dicha carga está sujeta a una fuerza (Fm) de origen eletromagnético, cuya intensidad biene dada por:|Fm| = |q|.|V|.|B|. senφ
Donde φ es el el ángulo entre las direcciones del vector velocidad y del vector de campo magnético. Observese que la fuerza magnética FM es siempre ortogonal a V y B, siendo por tanto perpendicular al plano definido por V y B. El sentido de dicha fuerza puede ser obtenido por la conocida regla de la mano izquierda, donde el dedo índice representa la dirección de B, el dedo medio representa la dirección de V y el pulgar representa a la dirección de la fuerza magnética Fm.

MATERIAL:

Imán grande de forma anular de cerámica, que se puede extraer de un parlante.


Un cono de aluminio, puede utilizarse un embudo de aluminio, en mi caso utilicé un molde para construir velas.

Una barra roscada de bronce que hace las veces de borne central.

Una goma perforada, que permita pasar ajustadamente a la barra roscada de bronce y que mantenga la aislación respecto del cono de aluminio y le de hermeticidad al sistema.

Solución iónica que en nuesto caso se trata de sulfato de cobre diluído al 10%

Una fuente de alimentación de 6 Volts, capaz de entregar 2 Ampers. Advierto cuanto más grande sea el cono ( recipiente ) y más líquido coloquemos más corriente consumirá, aconsejo comenzar con poco líquido y luego si se desea ir aumentando su cantidad ( siempre que la fuente lo soporte )

Rotor Líquido - Inversión del sentido de giro

En el presente video, invertí la polaridad de la fuente de alimentación para obtener la inversión giratoria. Idéntico resultado hubiera obtenido de invertir la polaridad del imán.
Si se invierten ambos a la vez el sentido de giro se mantiene.

Rampa de Aluminio + Imán

Al rodar el imán sobre el aluminio se produce la situación de un campo magnético magnético que se mueve respecto de un conductor, eso da lugar a la aparición de una fuerza electromotiz inducida en el aluminio que se opone a la causa que la produce, es esto lo que nos dice la ley de Faraday-Lenz, esta ley será tratada en otro video con un mayor detalle. Como es que hace esa fuerza electromotriz para oponerse a la causa que la produce, pues bien, si de algún modo detuvieramos al imán ya no habría f.e.m., resulta evidente que la causa que produce la f.e.m. es el movimiento del imán y por lo tanto se opone a dicho movimiento introduciendo un frenado para lograrlo. Como es que consigue hacerlo, la f.e.m. que se ha inducido lo ha hecho sobre una planchuela de aluminio, que resulta ser un camino cerrado para la circulación de corriente. Esa corriente será mayor o menor dependiendo de la característica conductiva del material, en este caso aluminio, si fuese de oro o platino y mantuviera las dimensiones la corriente sería sin duda mayor. Aclarado el punto de las corrientes, debo decir que cualquier corriente que circula por un conductor genera un campo magnético que será mas intenso cuanto más corriente circule. Ya sabemos entonces que ha aparecido un campo magnético en el aluminio y es este campo el que interaccionando con el del imán que rueda el que produce el frenado.

Rampa de Cobre + Imán

En esta experiencia he tratado de poner de manifiesto que al ser el cobre mejor conductor que el aluminio mayor será el efecto de frenado magnético

Imán que rueda en una rampa y busca su centro

Ya he publicado con anterioridad un video, donde apreciamos un conjunto de 4 imanes de neodimio cilíndricos rodando por una rampa de aluminio en el cual se apreciaba el frenado magnético que se producía. En el presente he querido destacar la particularidad que posee el sistema de buscar automáticamente el centro de la rampa mientras los imanes ruedan cuesta abajo. Coloqué 2 imanes en lugar de los 4 que había colocado anteriormente, e intencionalmente no los coloqué paralelos a la rampa. Vemos que el ángulo de partida es bien distinto de 0° Esto hace que el conjunto de imanes comience a rodar en una trayectoria diagonal con respecto a la barra de aluminio, sin embargo al aproximarse al borde, cuando parece irremediable la caída de la rampa, el conjunto de los 2 imanes cambia de dirección y parte en diagonal, aunque con un ángulo menor en dirección al otro extremo de la rampa. Esto ocurre en forma reiterada y si la rampa es suficientemente larga finalmente rueda por su centro hasta el final de la misma. Cual ha sido mi interés en mostrar este efecto? El de incrementar nuestro concepto de la ley de Faraday-Lenz ya suficientemente mencionada en otros videos. Analicemos: cuando comienza la rodada, existe suficiente aluminio a ambos lados del "imán cilindro", es así como comienza su descenso según una trayectoria prácticamente recta hacia un lateral, ya ubicados bien cercanos al lateral nos encontramos que el cilindro encuentra mayor material de aluminio del lado que es cecano al centro que del lado opuesto (comienza a haber aire). Esta es la clave!!! Se induce más fuerza electromotriz en el centro ya que hay más material conductor (aluminio) y debido a ello se frena más en esa zona, de este modo gira en dirección a la zona más frenada. Este proceso es similar al de imagiarse un automóvil desplazándose por una recta y que supuestamente se frenara su rueda delantera izquierda, hacia la izquierda giraría el móvil.

Levitación + Movimiento Viscoso de un Imán

Dos planchuelas de cobre de 10 mm de espesor separadas por una pieza de PVC, más el conjunto de dos juegos de imanes, producen efectos singulares que tienen su basamento en conceptos que se vierten en videos posteriores. Ma gustaría hacer notar que cuando le imprimo un movimiento giratorio, este se logra por la única razón de que el imán de neodimio ubicado en el inferior, está prácticamente suspendido en el aire debido a la acción del imán superior que está disimulado en una pieza blanca de telgopor. Como la geometría del sistema está en un estado de pseudo equilibrio, al levantarse unas decimas al imprimirle rotación este termina levitando

Movimiento oscilatorio de dos bobinas interconectadas

Un par de bobinas estan Suspendidas en Por bastidor ONU Los Mismos Conductores Que las interconectan. En el centro de las bobinas se encuentran ubicados par un de IMANES de neodimio. Obsevamos Que al agente de mudanzas Una de las bobinas La Otra Also lo Hace. Así Funciona El Sistema, al Motor de la uña de las bobinas con respecto al imán Que SE Encuentra en La Misma, se producirá la ONU corte de lineas de Flujo magnético, lo cual sea da Lugar a la Aparición De Una fuerza electromotriz Que Podemos Calcular con La Conocida Expresión de Lenz e = -derivada del Flujo / dt Esa fuerza electromotriz Llega a la otra bobina Por medio de los Conductores, lo cual sea da Lugar a ala Aparición De Una corriente Que atravieza la 2 ° bobina, un su Vez this corriente producir ONU Flujo magnético en La Segunda bobina Que Interacciona con el imán permanente UBICADO EN ella, Provocando el movimiento de la Misma. Ahora Estamos en las Mismas Condiciones Que al Empezar, al MoveRSE la bobina 2 se induce en ella Una fuerza electromotriz Que Ahora Por medio de los Conductores Llega a la bobina 1 con lo cual sea sí Vuelve a Producir Lo Que comentábamos Para La bobina 2 Este Proceso se producirá succesivamente del una oscilación amortiguada. Se amortigua DEBIDO A Las Pérdidas En El cobre de las bobinas y de los Conductores y al rozamiento con el aire de las bobinas al MoveRSE. De tratarse de Sistema de las Naciones Unidas ideales, obtendríamos un móvil perpetuo, Que Por Otro instancia de parte no Existe ya Que Todos Los Sistemas reales hijo, si es Cierto Que se podrian Minimizar las Pérdidas, en nuestro de Caso Construir las bobinas de oro y utilizar el material Mismo el párrafo Los Conductores Que las Unen. De Todos Modos la resistividad del oro es & gt; Que 0. De Tal Modo I².R Será menor Pero No nula.

Movimiento relativo entre imanes y conductores

En más de un video subido he intentado poner de manifiesto la fuerza electromotriz que se induce en un conductor cuando existe un moviemiento entre este y un campo magnético. Efectos de levitación, de frenado, de repulsión y otros ya han sido mostrados. Ahora veremos un disco de aluminio que se mueve a 5000 RPM en las cercanías de un par de imanes que cuelgan de una banda elástica. Lenz y Faraday han dejado material para divertirnos por largo tiempo.

Lenz

Aplicación de la ley de Lenz, donde podemos apreciar que el movimiento giratorio de un imán sobre un recipiente de aluminio que flota en agua, induce fuerzas electromotrices, que dan lugar a la aparición de corrientes inducidas y las mismas crean un flujo magnético que reacciona con el campo de los imanes permanentes, obteniendo como resultado la rotación del recipiente en el mismo sentido en que se hacen girar los imanes permanentes.

Motor monofásico de extrañas características

Este motor basa su funcionamiento en un efecto conocido como "espira de sombra".
Si observamos el sistema, existe una barra de cobre que atraviesa longitudinalmente al núcleo laminado del bobinado monofásico, esta barra es la que produce un desfasaje entre el campo principal ( originado por las espiras del bobinado ) y el que se origina debido a la acción de esta barra.
Este sistema, que aquí se muestra como una curiosidad, ya que el cilindro de aluminio gira sin la necesidad de tener un bobinado de trabajo y uno de arranque, se utiliza en la práctica para dar el par de arranque en pequeños motores, como para citar algunos: pequeños ventiladores, extractores de humo, etc.
Finalmente, el concepto de "espira de sombra" se aplica en los contactores que funcionan con corriente alternada, de no tener esta espira se comportarían como un vibrador, al igual que una campanilla eléctrica.
Recomiendo buscar en Google "espira de sombra" para avanzar en la investigación del tema.

Acelerador Magnético

Mediante una configuración de tres grupos de imanes de neodimio, que se encuentran separados a una distancia que es igual al diámetro de 6 bolas de acero, se van ubicando grupos de 3 bolas de acero en cada sistema, al inicio del carril se encuentra la bola "disparadora" que será emujada suavemente hacia el primer sistema, de allí saldrá la tercer bola ya acelerada hacia el segundo sistema, de este mismo saldrá la tercer bola ya libremente por el carril. Este sistema se puede repetir n veces con lo que la bola que sale disparada finalmente tendrá mayor velocidad con mayor número de sistemas. Debo decir que al ser los imanes de Neodimio, que es una tierra rara, estos son muy quebradizos, más aún que un cristal, por esa razón no es conveniente hacer ganar mucha velocidad a la bola ya que si la que impacta sobre el último sistema se acelera demasiado hará estallar a los imanes. Como información adicional, los imanes vienen recubiertos con un niquelado y cromado, esto es así para darles un poco más de resistencia y protegerlos de la oxidación. Por último este tipo de imanes se encuentra en el interior de los discos rígidos aunque allí la forma es de una media luna. Espero disfruten viendo como derriba al blanco que es el estuche de mi cámara. Luego: manos a la obra y a construirlo

Movimiento Perpetuo Aparente

Un transistor oculto que pasa del estado de saturación a corte, una bobina con núcleo de hierro con derivaciones también oculta y un imán permanente que pendula sobre el sistema y es el que produce una f.e.m. en la derivación de la bobina, la fuente de alimentación también se ha ocultado. Con ese sencillo arreglo conseguimos repeler al imán cada vez que pasa por sobre la bobina. Debo decir que en mi humilde opinión el movimiento perpetuo no se conseguirá jamás, puesto que se deberían contravenir varias leyes físicas. Tengamos en cuenta que la energía se transforma de un tipo a otro, por citar un ejemplo un motor eléctrico consume energía eléctrica de la red y entrega energía mecánica en su eje, pero esta energía será siempre menor que la consumida ya que las pérdidas estarán siempre presentes (rozamiento, efecto Joule en los conductores, efecto Joule en el núcleo por las corrientes inducidas, histéresis magnetica, etc). Podríamos imaginarnos un amplificador de audio que consuma 500 W y entregue 600 W electricos en su salida ?

Motor Homopolar

Una batería de 1,5 Volts, un tornillo ferromagnético, un imán cilíndrico de neodimio y un conductor, serán suficientes para alcanzar una rotación del orden de las 5000 RPM. Debido a la velocidad, prácticamente no se visualiza en el video, recomiendo construirlo por su sencillez y verificar en vuestras propias manos lo antedicho.

Escalador Mecánico

Una sencilla demostración de varios aspectos de la rama mecánica de la física. Primero observamos como la energía eléctrica se convierte en mecánica por medio del motor eléctrico que hace girar al eje. Luego se distingue como el movimiento circular se tranforma en lineal mediante un sistema muy sencillo de levas, que he construído en base a unos pequeños discos de madera, estos fueron ubicados excéntricamente y en forma alternada desfasados uno de otro 180 ° Luego cortando los pequeños bloques de madera a la medida adecuada y otorgándo a los mismos una suave pendiente descendente en su parte superior, consegumos que las bolas suban por el escalador hasta la zona superior, es allí donde la energía potencial es máxima. Luego esa energía pasa a ser cinética, a medida que la bola rueda por los alambres curvados que la guían. Finalmente en la parte inferior de dicha guía espera una bola, que al ser impactada por la que llega descendiendo se desplaza ascendiendo por la guía en forma ascendente. Se pone de manifiesto en este choque el principio de acción y reacción, el de inercia, pérdidas en forma de calor, rozamiento, conservación de la energía y muchas leyes más. Por supuesto que al dejar el motor eléctrico conectado se repiten los ciclos en forma succesiva, dando un efecto simpático.

Bola de Ping Pong Levitando

El sonido del video delata al secador de cabellos que he utilizado para realizar esta simple experiencia que está a la mano de todos. Resulta llamativo ver a la bola levitar pero lo interesante es porqué lo hace? porqué no se disloca y cae sobre los laterales? Nuestro buen amigo Bernoulli ya hace cientos de años manifestó mediante su teorema que un flujo de aire más veloz genera una zona de baja presión con respecto a un flujo más lento. Esto es aplicado en las alas de los aviones, quienes son las que le dan el empuje ascendente como para compesar el peso de la nave. Un ala es básicamente curva en su superficie superior y recta en su superficie inferior, esto hace que el aire que se desplaza sobre la superficie superior se mueva con mayor velocidad ya que lo hace a lo largo de una curva y todos sabemos que el camino más corto entre dos puntos es una recta. Vemos entonces que el espacio que recorre por la zona superior es mayor que el espacio recorrido en la zona inferior, por lo tanto si recorre más espacio en el mismo tiempo es claramente más veloz. Recordando el comienzo, Bernoulli en este caso nos dice que existe baja presión por sobre el ala con respecto a su zona inferior, apareciendo entonces el empuje ascendente. En automovilismo se utiliza el ala invertida para darle más sustento al móvil contra el piso, con ese concepto se constuyen los alerones. En mi humilde video observamos a la bola de ping pong que es esférica y liviana, recibir un empuje ascendente del chorro de aire que proviene del secador de cabellos que apunta hacia arriba, eso explica que la bola tienda a levantarse. Pero quien evita que se disloque y caiga?. Pués no es otra cosa que la zona de baja presión que se genera debido a la superfice curvada de la bola. Gracias Sr. Bernoulli, por años aplicamos sus conocimientos y lo seguiremos haciendo, tenga Ud. mi eterno reconocimiento.

Bernoulli Silencioso

Ya he descripto el "Principio de Bernoulli" en el video que muestra la bola de ping-pong levitando sobre un secador de cabellos.
Ahora presento una versión decorativa que puede funcionar permanentemente, debido a que no produce ruido y su consumo es de apenas 1,2 W.
Solo quiero hacer notar que la rotación que se observa es debido a las turbulencias que se generan en las proximidades de las aspas del ventilador. Resulta agradable observar la levitación de la semiesfera rotando.
Muy fácil de construir, manos a la obra y luego muchachos a buscar por la red el mencionado "Principio de Bernoulli" y para completarla el "Efecto Coanda"

Levitación y Rotación

Mediante un arreglo de 6 imanes permanentes, he construído este simpático juguete. Utilicé el concepto de repulsión magnética y un buen cálculo de la geometría del sistema. En la pieza inferior de acrílico están ocultos 4 imanes y en la pieza giratoria moldeada con poxilina se encuentran ocultos dos imanes. La levitación estática no es posible (ver teorema de Earnshaw en el google). Es por ello que se requiere la ayuda de la pieza de acrílico donde se apoya la punta de la pieza que haremos girar, obviamente la pieza superior termina en punta para ofrecer el menor rozamiento posible.

Repulsión Magnética

Con un par de cintas imantadas a lo largo de un perfil con forma de U que evite se disloque el sistema horizontalmente, un poco de cinta de teflón para darle una terminación alisada para disminuir el rozamiento, una tarjeta de PVC con un par de cintas imantadas y separadas a la misma distancia que las anteriores ya tendremos un sistema para experimentar la repulsión magnética y observar el movimiento fluído al aplicarle un impulso a la tarjeta.

Visualización de Rayos Infrarojos

Infrarrojos: su nombre lo dice, por debajo del rojo, está por debajo en lo que a frecuencia se trata de lo que puede detectar nuestra vista. Como lo demuestra el video, si es detectado por una cámara digital de las más simples. Lo que muestra el video es la emisión que proviene de un control remoto de un TV. Solo a título de información la luz visible abarca un pequeño rango del espectro electromagnético. Para ubicarnos daré el espectro ordenado en frecuencias ascendentes:Radiofrecuencia-Microondas-Infrarrojo-Frecuencia Visible-Ultravioleta-Rayos X-Rayos Gamma. Para finalizar diré que los infrarrojos son mayores de 300 GHz. y menores de 384 THz. La luz visible se encuentra por arriba de los 384 THz. y menores de 789 THz. Para relacionar la longitud de onda con la frecuencia, disponemos de la siguiente expresión: f = c/l Siendo f : frecuencia en KHz. c : velocidad de la luz = 300.000 Km/seg l : longitud de onda en ( metros )

Grifo Volador

Supongamos por un momento que en el fondo de una piscina se encuentra una hoja de cristal transparente, será prácticamente imposible distinguir desde la superficie a dicho cristal. Sin ser experto en óptica recuerdo las leyes de reflexión y refracción de la luz, a las cuales podemos acceder utilizando el Google. El sistema mostrado en el video se basa en un caño cilíndrico de acrílico oculto en el chorro de agua. Esa es la base del sistema, desde ya que existe una pequeña bomba de agua sumergible que impulsa a la columna de agua en forma ascendente por el interior del caño, demás está decir que el caño tiene orificios ocultos distribuidos uniformemente y de pequeño díametro en el sector que oculta la propia canilla por donde sale y desciende el agua rodeando al caño y ocultándolo. También debo decir que en el sector que oculta la canilla, se encuentra un buje cuyo diámetro interior es igual al exterior del caño y el diámetro exterior es igual al diámetro interior de la canilla. Es el buje quien sostiene a la canilla en el "aire" y el buje es sostenido por el caño de acrílico. Para finalizar debo decir que se debe intentar que el caño quede ubicado en forma concéntrica con respecto al orificio de salida de la canilla, esto se logra mediante el buje. Tiene su dificultad artesanal construirlo, pero la intención fué simplemente mostrar una aplicación simpática de leyes conocidas de la óptica.

Giróscopo

Vemos en acción un giróscopo que está construído con un motor de corriente continua de 5000 RPM y que tiene como masa rotante tres discos que he quitado de un disco rígido. Podemos observar el movimiento de precesión del mismo y su tendencia a mantener el ángulo con el cual comenzó el movimiento, en este caso se trata de la horizontal. Podremos comprobar que provocando un salto intencional del giróscopo, el mismo mantiene el equilibrio.

Cuna de Newton

Bien conocido es este dispositivo como juguete de escritorio, mediante el mismo pero realizado sobre un carril con forma de cicloide Newton estudió leyes concernientes al impulso mecánico de allí el nombre de "Cuna" ya que la cicliode tiene un perfil similar. Aprovecho para decir que la cicloide es la envolvente que se produce al rotar una circunferencia sobre una linea recta, esta curva tiene propiedades muy interesantes. Recomiendo colocar el término cicloide en el Google y recorrer alguna de las páginas que aparecerán. Retornando al juguete del video este está realizado con tanzas de nylon sostenidas en un soporte superior, lo que allí se muestra es tan solo lo que ocurre al despedir una sola bola de un extremo, lo cual provoca que del otro extremo se despida una también y así sucesivamente hasta que de a poco el sistema se va amortiguando por los rozamientos y por la pérdida de calor producida en cada choque. Si tomaramos 2 bolas de un extremo, serían despedidas dos del otro. Si separaramos 1 bola de cada extremo, estas rebotarían en forma amortiguada. Dejo a vuestro criterio averiguar que sucedería si se separa 1 bola de un extremo y 2 del otro. Lo podría mostrar en otro video pero he preferido por el momento no hacerlo a fin de que se investigue.

Doble Cono

Esta es una sencilla experiencia, tan solo se requiere improvisar una rampa con forma de "V", mediante dos guías independientes, de modo que nos permita variar el ángulo de la "V" a nuestra conveniencia. Luego con el agregado de cualquier suplemento con el que consigamos elevar el extremo abierto de la "V" queda lista nuestra rampa. Por último nos queda el doble cono, en mi caso utilizé dos moldes de aluminio de esos que se venden para construir velas, podrían haber sido dos embudos y de disponerse de un torno construir un hermoso doble cono macizo del material que elijan. Se debe jugar con tres parámetros: el ángulo del doble cono, la altura que le demos a la rampa y el ángulo de la rampa. En la práctica es casi seguro que solo podremos variar dos de los parámetros ya que no podremos variar el ángulo del doble cono una vez construido el mismo. Luego de todo esto el efecto que veremos será el del doble cono ascendiendo por la rampa, algo que en apariencia contradice las más elementales leyes físicas. Con un poco de observación descubriremos que la clave se encuentra en el centro de gravedad del doble cono, ya que el mismo va descendiendo en su recorrido por la rampa.