Ciencias de la Ingeniería

PK-262-CI Luz por inducción magnética adaptada a una bicicleta

  • Categoría: Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)
  • Área de participación: Ciencias de la Ingeniería
  • Asesor: MARIA ALEJANDRA ROMO SABUGAL
  • Autor: SANTIAGO JACOB COLUMNA MARTINEZ ()

Resumen

La presente investigación se refiere al tema “luz por inducción magnética”, en primera instancia sería importante definir a que nos referimos con inducción magnética.

Si tenemos imanes y una bobina la cual está formada por alambres de cobre que son los conductores al enrollarse y hacer cierta fricción entre ellos se puede lograr que con el campo magnético del imán en las espiras del alambre la aparición de una fuerza electromotriz o flujo de corriente de electrones o corriente eléctrica a la que se le llamama inducción magnética.

En este proyecto se   demostrará  como con imanes, una bobina y unos diodos led produciremos luz y adaptaremos esa luz a una bicicleta ya que con el pedaleo y movimiento de la llanta se hará la fricción entre los imanes.

La bobina o inductor eléctrico es un dispositivo pasivo ya que requiere de cierta manipulación para que genere alguna acción, tiene un alambre aislado que se enreda de manera circular y entre más enredado está más energía da, ya que almacena energía en su campo magnético a través de la autoinducción.

Pregunta de Investigación

¿Cómo puedo obtener luz por medio de la fuerza, del movimiento, de los imanes y leds?

Planteamiento del Problema

Es importante mantener limpio el medio ambiente y en la medida que nosotros podamos debemos de procurar poner nuestro granito de arena para que así sea, un contaminante muy común y al que no le ponemos la debida atención son las pilas ya que al tirarse en donde sea , con el paso del tiempo y el medio ambiente se produce su descomposición, se oxidan y se daña su carcaza, por lo tanto se libera hacia el medio ambiente sus componentes tóxicos, con lo que se contamina lo que este a su alrededor llámese suelo , agua, etc.

En la actualidad existe mucho desecho de pilas y este material contiene metales pesados de alta toxicidad como el mercurio.

Se ha optado por pilas recargables sin embargo esto no soluciona el problema ya que existen en el mercado muchas marcas piratas que no pasan por ningún control de calidad, también se ha buscado la recolección en botes de plástico, pero tampoco garantizan que se le dé un trato y fin adecuado.

Antecedentes

El interés por buscar los medios para tener luz de una forma alterna surgió a raíz de una exposición en el CENART sobre Nicolás tesla, fue un tema que llamo mucho mi atención.

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

Las fuerzas eléctricas, magnéticas, la gravedad, y las llamadas fuerzas débiles y fuertes son las cinco fuerzas conocidas de la física.

El electromagnetismo abarca tanto la electricidad como el magnetismo y es básico para todo circuito eléctrico y magnético.

Tales de Mileto, matemático, astrónomo y filósofo griego observó que al frotar el ámbar con seda sé producían chispas y el ámbar adquiría la capacidad de atraer partículas de pelusa y de paja. La palabra griega para el ámbar es el electrón, de ella se deriva las palabras electricidad, electrón y electrónica. Noto la fuerza de atracción entre trozos de una roca magnética natural llamada piedra de imán que se encontró en un lugar llamado magnesia, de cuyo nombre se derivan las palabras magneto y magnetismo. Sin embargo, el primer estudio científico de los fenómenos eléctricos no apareció hasta el 1600 d.C., cuando se publicaron las investigaciones del médico británico, William Gilberto de Inglaterra quién realizo los primeros experimentos sistemáticos acerca de los fenómenos eléctricos y magnéticos describiéndolo en su libro de magnete. Invento el electroscopio para medir los efectos electroestáticos primero en reconocer que la tierra era un gigantesco imán, proporcionando una nueva visión dentro de los principios de la brújula y la aguja o brújula de inclinación.

 

En 1750 Benjamín Franklin científico estadounidense, estableció la ley de la conservación de la carga en experimentos hechos con electricidad, que condujeron a su invención del pararrayos determinando que existían cargas positivas y negativas.

 

Hans Cristian Oersted (1819) físico danés encontró que un alambre por el que fluyera corriente, provocaba la desviación de la aguja de una brújula cercana, descubriendo que la electricidad podía producir magnetismo.

 

Ander Marie Ampere amplió las observaciones de Oersted, inventando la bobina de solenoide para producir campos magnéticos. También formulando correctamente la teoría de que los átomos de un imán se magnetizan por medio de corrientes eléctricas muy pequeñas que circulan en ellos.

De todo esto surgió Michael Faraday  demostrando que un campo magnético  cambiante podía producir  una corriente eléctrica. Mientras que Oersted encontró que la electricidad podía producir magnetismo, Faraday descubrió que el magnetismo podía producir electricidad

En 1873  se publicó la primera teoría unificada de electricidad y magnetismo. Postulo que la luz era de naturaleza electromagnética  y que la radiación electromagnética  de otras longitudes  de onda debía ser posible.

El físico francés Pierre Ernst Weiss, postuló la existencia de un campo magnético interno, molecular, en los materiales como el hierro. Este concepto, combinado con la teoría de Langevin, sirvió para explicar las propiedades de los materiales fuertemente magnéticos como la piedra imán.

Objetivo

Explicar y desarrollar un sistema que nos permita demostrar cómo se puede obtener luz a partir de la variación del flujo magnético para implementarlo en la bicicleta y no utilizar pilas.

Justificación

Mi interés por hacer esta investigación deriva de la necesidad de ponerle luces a mi bicicleta para hacerme más visible cuando salgo a rodar por la tarde noche, pero me encontraba con el problema de tener que estar comprando pilas y pilas o recargar las que ya tengo, en definitiva, había que buscar una forma más amigable con el medio ambiente y que me hiciera ahorrar. Por lo tanto tuve que pensar cómo hacer y qué hacer, entonces mire mi bicicleta y pensé como poner foquitos y hacerlos que enciendan con el mismo movimiento , bueno acudí a la biblioteca tome los libros que fueran inherentes al tema, encontramos un libro titulado curso básico de electrónica,  leí lo relacionado a las bobinas, como es que funcionaban, revise un esquema y analice su funcionamiento, cabe mencionar que lo mismo hice con los focos led, fue cuando hile todo y me puse manos a la obra.

Hipótesis

Si utilizo los elementos fuerza, movimiento imanes bobina y led entonces se podrá producir electricidad para encender los leds que he conectado a mi bicicleta, permitiendo utilizar esta energía alternativa y con ello hacerme visible y tener mayor seguridad al rodar.

Método (materiales y procedimiento)

El primer paso fue acudir a la biblioteca central de la UNAM para documentarnos y obtener la mayor información posible, había que encontrar la forma de desarrollar el plan que se tenía en mente.

Encontré libros de microelectrónica y electromagnetismo, tenía que definir que piezas y como unirlas

Investigué, entendí y dibujé que es una bobina ya que será un material importante en nuestra investigación así como los diodos de tipo led, los imanes y mi bicicleta ya estaba lista.

Bueno ya tenía los elementos clave para empezar a poner manos a la obra, compramos el material.

Procedimiento

Empezamos a montar los imanes en los rayos de la bicicleta cuidando que quedaran paralelos.

Con el cable conectamos los focos led y del otro extremo a la bobina

 

Teniendo todo conectado imanes, leds y cable solo había que ajustar la altura.

Ahora si a rodar para probar que encendieran los leds.

Galería Método

Resultados

Los focos led encienden destellantemente conforme pedaleamos, no tenemos que gastar más en pilas, la luz es suficiente para hacerse visible y poder rodar con la seguridad que los automovilistas nos verán.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

En estos tiempos debería ser nuestra obligación cuidar nuestro medio ambiente, nuestra salud física y mental, el uso de la bicicleta nos da relajación ayuda a nuestro cuerpo a mantenerse fuerte, entonces que debemos tomar en cuenta, el que sea una forma eficiente y segura, aún cuando no existe la infraestructura segura como ciclovias. Es por eso que nos encontramos con la necesidad de tomar las debidas precauciones y una de ellas es el hacernos visibles a los automovilistas con luces y que podamos activar con energía que nosotros mismos podríamos manipular, con esto logramos un beneficio integral.

Bibliografía

http://electromagnetismoymls.blogspot.com/p/antecedentes.html

Curso práctico de Microelectrónica y Microinformática Industrial.-Autor.-José María Angulo Usastegui

Electrónica básica tomo 1.-Autor.- Moisés Gonzaga



PK-262-CI Luz por inducción magnética adaptada a una bicicleta

Summary

This research refers to the topic “Light by Magnetic induction”, in The first instance it would be important to define what we refer to as magnetic induction.

If we have magnets and a coil which is formed by copper wires which are the conductors when winding and making some friction between them it can be achieved that with the magnetic field of the magnet in the wire loops the appearance of an electromotive force or C flow Orriente of electrons or electric current to which you llamama magnetic induction.La presente investigación se refiere al tema “luz por inducción magnética”, en primera instancia sería importante definir a que nos referimos con inducción magnética.

n This project will be shown as with magnets, a coil and led diodes produce light and adapt that light to a bicycle because the pedaling and movement of the rim will make the friction between the magnets.

The coil or electric inductor is a passive device because it requires some manipulation to generate some action, has an insulated wire that is tangled in a circular way and the more tangled is more energy gives, because it stores energy in its magnetic field to Through the autoinduction.

Research Question

How can I get light by force, movement, magnets and LEDs?

Problem approach

It Is important to keep the environment clean and as far as we can we should try to put our bit to make it so, a very common pollutant and we do not pay due attention are the batteries and that when you drop wherever , with the passage of time and the environment is produced its decomposition, oxidize and damage its housing, therefore is released into the environment its toxic components, thereby polluting what is around you call it soil, water Etc.

There is a lot of battery disposal today and this material contains heavy metals of high toxicity such as mercury.

It has opted for rechargeable batteries however this does not solve the problem because there are many pirate brands in the market that do not go through any quality control, also has been sought collection in plastic pots, but neither guarantee that you will be given a deal and F In proper.

Background

Objective

Explain and develop a system that will allow us to demonstrate how light can be obtained from the variation of the magnetic flux to implement it on the bicycle and not to use batteries.

Justification

My interest in doing this research derives from the need to put lights on my bike to make me more visible when I go out to shoot in the evening, but I was with the problem of having to be buying batteries and batteries or recharge the ones I already have In short, we had to find a more environmentally friendly way and make me save. So I had to think how to do and what to do, then look at my Bike and I thought how to put bulbs and make them mismo movimiento , Well I went to the library take the books that were inherent to the topic, we found a book entitled Basic Course of electronics, I read about the coils, as they worked, review a scheme and analyze its operation, it is worth mentioning that the same thing I did With LED spotlights, it was when hile everything and I got to work.

Hypothesis

If I use the Elements force, movement magnets and led coils then it will be possible to produce electricity to turn on the LEDs that I have connected to my bicycle, allowing to use this alternative energy and thus make me visible and have greater security when rolling.

Method (materials and procedure)

The first step was to go to the Central Library of UNAM to document and obtain as much information as possible, we had to find a way to develop the plan that was in mind.

I Found books on microelectronics and electromagnetism, I had to define what pieces and how to unite them

I r

I researched, understood and drew that it is a coil as it will be an important material in our research as well as LED-type diodes, magnets and my bike was already ready.

Well I had the key elements to start putting to work, we bought the material.

Procedure

We Started to mount the magnets in the rays of the bicycle taking care that they were

With The cable we connect the LED bulbs and the other end to the coil

Having all connected magnets, LEDs and cable you only had to adjust the height.

 

Now If you roll to prove that peasants the LEDs.

Results

LED Lights Light Destellantemente as we pedal, we do not have to spend more on batteries, the light is enough to make itself visible and be able to roll with the safety that motorists will see us.

Discussion

Conclusions

In These times it should be our duty to care for our environment, our physical and mental health, the use of the bicycle gives us relaxation helps our body to stay strong, then we must take into account, whichever is an efficient and safe way, Even though there is no secure infrastructure like bike paths. That Is why we find the need to take precautions and one of them is to make us visible to motorists with lights and that we can activate with energy that we could manipulate, with this we achieve an integral benefit

Bibliography

Bibliographyhttp://electromagnetismoymls.blogspot.com/p/antecedentes.html

Curso práctico de Microelectrónica y Microinformática Industrial.-Autor.-José María Angulo Usastegui

Electrónica básica tomo 1.-Autor.- Moisés Gonzaga