Equipo

Matilde Carmona Machucho
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Maria Atonia Goxcon Ataxca
Beatriz Coto Burgos

los Imanes

Magnetismo

Magnetismo (del latín magnes, -ētis, imán) 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.

El magnetismo también tiene otras manifestaciones en física, particularmente como uno de los dos componentes de la radiación electromagnética, como por ejemplo, la luz.

Historia (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.^{[cita requerida]}

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.^[1] 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».^[2] 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 en 1187.

El conocimiento del magnetismo se mantuvo limitado a los imanes, hasta que en 1820, Hans Christian Ørsted, profesor de la Universidad de Copenhague, descubrió que un hilo conductor sobre el que circulaba una corriente ejercía una perturbación magnética a su alrededor, que llegaba a poder mover una aguja magnética situada en ese entorno.^[3] Muchos otros experimentos siguieron con André-Marie Ampère, Carl Friedrich Gauss, Michael Faraday y otros que encontraron vínculos entre el magnetismo y la electricidad. James Clerk Maxwell sintetizó y explicó estas observaciones en sus ecuaciones de Maxwell. Unificó el magnetismo y la electricidad en un solo campo, el electromagnetismo. En 1905, Einstein usó estas leyes para comprobar su teoría de la relatividad especial,^[4] en el proceso mostró que la electricidad y el magnetismo estaban fundamentalmente vinculadas.

El electromagnetismo continuó desarrollándose en el siglo XX, siendo incorporado en las teorías más fundamentales, como la teoría de campo de gauge, electrodinámica cuántica, teoría electrodébil y, finalmente, en el modelo estándar.

Este fenómeno del electromagnetismo se conoce desde tiempos antiguos. La piedra imán o magnetita es un óxido de hierro que tiene la propiedad de atraer los objetos de hierro, que ya era conocida por los griegos, los romanos y los chinos.

Cuando se pasa una piedra imán por un pedazo de hierro, éste adquiere a su vez la capacidad de atraer otros pedazos de hierro. Los imanes así producidos están ‘polarizados’; es decir, cada uno de ellos tiene dos partes o extremos llamados polos: norte y sur. Los polos iguales se repelen, y los polos opuestos se atraen.

De las distintas obras consultadas al respecto se constató que la palabra magnetismo y el descubrimiento del imán, en la Edad Antigua, proviene del nombre del pastor Magnes, o según la leyenda en la ciudad de Magnesia, donde se encontraban grandes yacimientos de imanes naturales (ferrita).

En esta época se descubrió la propiedad que tenía el imán para atraer a ciertos cuerpos y la persona que comenzó a realizar determinados estudios sobre dichas propiedades, que se tenga noticia, fue Tales de Mileto (c. 625-c. 546 a.C.). Es posible que este filósofo griego ya supiera que el ámbar adquiere la propiedad de atraer objetos ligeros al ser frotado. Otro filósofo griego, Teofrasto afirmaba, en un tratado escrito tres siglos después, que otras sustancias poseen esa propiedad. El aporte científico acerca del estudio de las propiedades del imán estuvo dado en:

·         Que era una propiedad de determinadas sustancias.

·         Que al ser dividido un imán se convertía en un nuevo imán

Benjamin Franklin (1747–1752). Este filósofo, político y científico estadounidense inicia sus experimentos sobre la electricidad. Adelanta una posible teoría de la botella de Leyden, defiende la hipótesis de que las tormentas son un fenómeno eléctrico y propone un método efectivo para demostrarlo. A él se debe el invento del pararrayo.

En 1750, el geólogo británico John Michell inventó una balanza que utilizó para estudiar las fuerzas magnéticas. Este científico demostró empíricamente (Observe que no lo fundamenta matemáticamente) que la atracción o repulsión entre dos polos magnéticos disminuye a medida que aumenta el cuadrado de la distancia entre ellos.

El físico francés Charles de Coulomb (1736-1806), considerado como pionero en la teoría eléctrica, realizó investigaciones en magnetismo, rozamiento y electricidad. Éste en 1777, inventó la balanza de torsión para medir la fuerza de atracción magnética y eléctrica; verificó posteriormente la observación de Michell con una gran precisión. Con este invento, Coulomb pudo establecer el principio, conocido ahora como Ley de Coulomb, que rige la interacción entre las cargas eléctricas: ley que actualmente se aplica

Este concepto, combinado con la teoría de Langevin, sirvió para explicar las propiedades de los materiales fuertemente magnéticos como la piedra imán; el físico danés Niels Bohr (Premio Nobel de Física en 1922), que trabajó sobre la estructura atómica, el cual hizo que se comprendiera la tabla periódica y mostró por qué el magnetismo aparece en los elementos de transición, como el hierro, en los lantánidos, o en compuestos que incluyen estos elementos. Los físicos estadounidenses Samuel Abraham Goudsmit y George Eugene Uhlenbeck demostraron (1925), que los electrones tienen espín y se comportan como pequeños imanes con un ‘momento magnético’ definido. El momento magnético de un objeto es una magnitud vectorial que expresa la intensidad y orientación del campo magnético del objeto. El físico alemán Werner Heisenberg, dio una explicación detallada del campo molecular de Weiss en 1927, basada en la recientemente desarrollada mecánica cuántica. Más tarde, otros científicos predijeron muchas estructuras atómicas del momento magnético más complejas, con diferentes propiedades magnéticas.

Ya hemos visto, en las diferentes etapas analizadas, las distintas aplicaciones del electromagnetismo en la actualidad. No se puede pensar en explorar el Universo e ir a otros planetas, si no contamos con todos los aportes que han traído aparejado el desarrollo del electromagnetismo, que es hablar del desarrollo propio de la electricidad; pero no sólo en estos campos de la ciencia tan sofisticados podemos encontrar aplicaciones de los usos del electromagnetismo, sino en la vida cotidiana, entre los que se puede enumerar:

·         El electroimán, los imanes grandes y potentes son cruciales en muchas tecnologías modernas (aplican superconductores que generan campos magnéticos intensos sin pérdidas de energía).

·         Los trenes de levitación magnética, que utilizan poderosos imanes para elevarse por encima de los raíles y evitar el rozamiento (aplican superconductores que generan campos magnéticos intensos sin pérdidas de energía).

·        

 ·En la exploración del cuerpo humano, mediante resonancia magnética nuclear, una importante herramienta de diagnóstico empleada en medicina, se utilizan campos magnéticos de gran intensidad (aplican superconductores que generan campos magnéticos intensos sin pérdidas de energía); equipos de rayos X, entre otros.

·         Los imanes superconductores, que se emplean en los aceleradores de partículas más potentes para mantener las partículas aceleradas en una trayectoria curva y enfocarlas, muy empleados en la física de las partículas y atómica.

·         Los motores eléctricos y los grandes generadores de corrientes, transformadores y diversos dispositivos electromagnéticos…

·         Cojinetes magnéticos para motores de ultra velocidades.

·         El desarrollo de nuevos materiales magnéticos ha influido notablemente en la revolución de los ordenadores o computadoras. Es posible fabricar memorias de computadora utilizando ‘dominios burbuja’. Estos dominios son pequeñas regiones de magnetización, paralelas o antiparalelas a la magnetización global del material. Según que el sentido sea uno u otro, la burbuja indica un uno o un cero, por lo que actúa como dígito en el sistema binario empleado por los ordenadores. Los materiales magnéticos también son componentes importantes de las cintas y discos para almacenar datos.

·         Los cables superconductores, para trasmitir corriente eléctrica sin pérdida de energía.

IMAN

Un imán es toda sustancia que posee o ha adquirido la propiedad de atraer el hierro. Normalmente son barras o agujas imantadas de forma geométrica regular y alargada. Un imán (del francés aimant) es un cuerpo o dispositivo con un campo magnético (que atrae o repele otro imán) significativo, de forma que tiende a juntarse con otros imanes (por ejemplo, con campo magnético terrestre).

Tipos de iman

·         Imanes naturales.- La magnetita es un potente imán natural, tiene la propiedad de atraer todas las sustancias magnéticas. Su característica de atraer trozos de hierro es natural. Esta compuesta por óxido de hierro. Las sustancias magnéticas son aquellas que son atraídas por la magnetita.

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·         Imanes artificiales temporales.- Aquellos que producen un campo magnético sólo cuando circula por ellos una corriente eléctrica. Un ejemplo es el electroimán.

        ·   Imanes artificiales permanentes.- Son las sustancias magnéticas que al frotarlas con la         magnetita, se convierten en imanes, y conservan durante mucho tiempo su propiedad de atracción

Fuerzas Magnéticas

El movimiento de un imán puede producir una corriente eléctrica. Si la corriente eléctrica crea un campo magnético, en forma inversa, el campo magnético puede producir una corriente inducida. Es el principio de la inducción electromagnética de Michael Faraday.

Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo.

Polos Magnéticos

El magnetismo es producido por imanes naturales o artificiales. Además de su capacidad de atraer metales, tienen la propiedad de polaridad. Los imanes tienen dos polos magnéticos diferentes llamados Norte o Sur. Si enfrentamos los polos Sur de dos imanes estos se repelen, y si enfrentamos el polo sur de uno, con el polo norte de otro se atraen. Otra particularidad es que si los imanes se parten por la mitad, cada una de las partes tendrá los dos polos.

Cuando se pasa una piedra imán por un pedazo de hierro, éste adquiere a su vez la capacidad de atraer otros pedazos de hierro.

La atracción o repulsión entre dos polos magnéticos disminuye a medida que aumenta el cuadrado de la distancia entre ellos

atracción o repulsión entre dos polos magnéticos disminuye a medida que aumenta el cuadrado de la distancia entre ellos

Campo magnético

Un imán atrae pequeños trozos de limadura de hierro, níquel y cobalto, o sustancias compuestas a partir de estos metales (ferromagnéticos.

La imantación se transmite a distancia y por contacto directo. La región del espacio que rodea a un imán y en la que se manifiesta las fuerzas magnéticas se llama campo magnético.

Las líneas del campo magnético revelan la forma del campo. Las líneas de campo magnético emergen de un polo, rodean el imán y penetran por el otro polo.

Fuera del imán, el campo esta dirigido del polo norte al polo sur. La intensidad del campo es mayor donde están mas juntas las líneas (la intensidad es máxima en los polos).

Densidad de flujo magnético

 Flujo magnético o número de líneas de campo magnético por unidad de área, que es generado por corrientes eléctricas quecirculan a través de circuitos eléctricos o por imanespor unidad de área, que es generado por corrientes eléctricas quecirculan a través de circuitos eléctricos o por imanes.

¿Que sucede si sumerges un vaso vacio boca abajo en un recipiente con agua?

un vaso vacío ¿esta realmente vacìo? En realidad no, todo su interior esta lleno de aire, sin importar en que pocicion esta el vaso. Cuando lo llenas de agua, ésta empuja al aire y lo reemplaza. Pero ¿Que sucede cuando sumergimos un vaso Boca abajo con un recipiente con agua? ¿Será que el agua también empuja el aire que ay adentro del vaso hacia afuera? En realidad no. Inténtalo: cuando la boca del vaso toca la superficie del agua, el aire en su interior queda atrapado y no tiene por donde escapar. Ahora, gira el vaso boca arriba ¿Qué sucede? El agua entra y empuja el aire hacia afuera en forma de burbujas.

No importa cuánto sumerjas el vaso Boca abajo en el recipiente con agua, el aire permanece en su interior, encerrado entre el vidrio y el agua. Este fenómeno es el que hace que el vaso se valla al fondo del recipiente: el desplazamiento se da a gracias a la presión de aire

¿La presion del aire de las llantas de un automivil sera diferente en verano que en invierno?

La presión debería ser siempre la misma. Lo que si varia es la cantidad de aire que tengas que meter en las cubiertas para llegar a la presion deseada. En verano será menos cantidad. En invierno será mas cantidad.

Existe tambien la calibración de la presión de neumáticos con nitrógeno, que es mucho mejor, ya que no varía la presión según la temperatura. Es lo mejor para paises muy cálidos, ya que los neumáticos adquieren mucha temperatura, que hace elevar la presión del aire.

¿Porque se cuece mas rapido los alimentos en una olla de presion que una común?

por el vapor que genera es mas potente, y en la de recipiente comun el vapor se escapa, en las de presion estan selladas bien y por eso genera mayor vapor lo cual hace que los alimentos se cosasn en menor tiempo

¿Sabes como funciona un globo aerostatico?

En el caso de muchos globos se elevan gracias al aire que calientan los quemadores de propano instalados en la boca. La envoltura, o cubierta, está elaborada con un tejido sintético tratado con poliuretano para minimizar las fugas. De la cubierta cuelga una barquilla, o cesto, que transporta al piloto y los pasajeros.

El inflado consta de dos fases. En primer lugar se extiende el globo en el suelo y se introduce en él aire frío con un gran ventilador. A continuación, con un quemador de propano se insufla aire caliente en la envoltura parcialmente inflada. El aire caliente endereza el globo, que permanecerá amarrado al suelo hasta que el piloto esté listo para el despegue.

Una vez en el aire, este puede hacerlo ascender accionando los quemadores y añadiendo así más aire caliente. Para descender tan solo debe esperar a que el aire se enfríe o abrir una válvula situada en la parte superior, la cual libera el aire caliente. Este tipo de globos solo llevan combustible para permanecer volando unas cuantas horas, generalmente a menos de 600 metros de altura. Por ello, el aeronauta y el equipo en tierra que lo sigue deben buscar un lugar seguro donde aterrizar, uno en el que no haya cables eléctricos y que esté alejado de las calles concurridas.
Otros aerostatos son de helio o hidrógeno. A diferencia de los de aire caliente, estos pueden mantenerse suspendidos durante varios días.
Los globos no pueden dirigirse; se mueven a merced de los vientos. No obstante, el aeronauta experimentado puede controlar el aparato variando su altitud hasta encontrar una corriente que lo lleve en la dirección deseada.