Ciencias Exactas y Naturales

Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)

PK-43-CEN No se ve pero se siente, el magnetismo está presente

Asesor: MARIA ALEJANDRA ROMO SABUGAL

Autor: Quetzalli Cerón Matamoros

Resumen

El magnetismo es usado en muchos aparatos que usamos a diario, con los cuales nos comunicamos, proyectamos imágenes, escuchamos sonidos, entre otras acciones que se realizan con la gran variedad de dispositivos existentes en el mundo actual. El magnetismo no se ve, pero existe y es muy importante para la vida en la Tierra.

Pregunta de Investigación

¿Se pueden conocer los principios básicos del magnetismo, a través de fenómenos eléctricos?

Planteamiento del Problema

La problemática que he observado es que el magnetismo es muy común en la vida cotidiana pero es poco conocido.

Antecedentes

Probablemente todos hemos tenido contacto con el magnetismo, aunque sea superficial: quizás esto incluya un imán de herradura de juguete que se sabe es capaz de atraer clavitos de acero y limaduras de hierro, pero no a algo de material de latón. Tal vez también se sabe que un imán en forma de barra, suspendido horizontalmente de una cuerda, gira orientándose por sí mismo en dirección norte-sur. Estas observaciones se hicieron en la antigüedad, suspendiendo trozos alargados de magnetita, un mineral comúnmente llamado piedra imán, inventándose así la brújula supuesta por los chinos hace miles de años.

Existen muchos relatos legendarios de las propiedades de los imanes. Las mil y una noches contiene el relato de una nave que se aproximó a una isla de roca magnética. El buque se destrozó por completo, porque, dada la atracción de la roca, fueron arrancados todos los clavos de hierro de su casco. Según la leyenda, otras naves evitaron un destino similar sustituyendo los clavos por tarugos de madera. También hay narraciones de enormes estatuas de hierro y bronce mantenidas en levitación mediante la fuerza ejercida por cápsulas magnéticas.

Imanes gigantes orbitan alrededor del sol

¡Y nuestro planeta es uno de ellos! La Tierra, entre otros cuerpos de nuestro sistema solar, genera un campo magnético que se extiende más allá de su superficie. En la época actual de la evolución del planeta, el Polo Norte geográfico se encuentra cerca del Polo Sur del campo magnético terrestre.

Esta coincidencia fue aprovechada por siglos para ubicarse con brújulas. Esos “aparatitos” contienen una aguja hecha con un imán que tiene pintado de rojo su polo norte (N).

El campo magnético de la Tierra se genera por su centro de hierro.

¿Cómo funciona el magnetismo?

El término magnetismo se utiliza para describir las fuerzas de atracción y repulsión entre diferentes materiales, como el hierro y otros metales. Todo se debe al movimiento de partículas cargadas eléctricamente o a la inherente característica de los objetos magnéticos, como en los imanes.

Los imanes tienen una propiedad conocida como magnetismo, que es la capacidad para atraer a otros imanes y a algunos metales: el hierro, el cobalto y el níquel. Los imanes tienen siempre dos polos, el norte (N) y el sur (S). Son dos zonas del mineral en las que la atracción magnética es máxima.

El magnetismo en la vida diaria

Muchas de las tecnologías que utilizamos en nuestra vida diaria basan parte de su funcionamiento en fenómenos magnéticos. Desde la brújula que ayudó a los navegantes a orientarse en medio del mar, hasta los discos duros de las computadoras que almacenan la información en una delgadísima película magnética, pasando por las tarjetas de crédito que guardan nuestros datos en la banda magnética de la parte posterior.

¡Hay magnetismo en mi sopa!

Y en mi almohada, mi cabello y hasta en mis uñas. Increíble, ¿no?

Sucede que esa fuerza tan evidente en los imanes, que atrae o repele objetos a distancia, sin tocarlos – la Fuerza Magnética‐ se origina principalmente en los electrones de los átomos. Y como nosotros, y toda la materia conocida, estamos hechos de átomos, resulta que todos somos… ¡algo parecido a imanes!

Eso sí, no es que vamos a ir por la calle atrayendo objetos magnéticos. En general, la fuerza magnética es muy débil, y solamente se puede detectar con instrumentos especiales. Solo se manifiesta de un modo evidente para nuestros sentidos con algunos materiales particulares.

Motor homopolar

Este experimento funciona gracias a un de los principios de la física, el electromagnetismo. Si se hace pasar una corriente eléctrica a través de un material conductor, se generará un campo magnético que interactúa con el del imán.

Pero llega un momento en que el alambre sin lijar no deja pasar la corriente eléctrica y se desactiva el campo magnético, pero ya hay un buen impulso para dar una vuelta completa. Este ciclo se repite una y otra vez, lo que produce el movimiento.

Fenómenos naturales resultado de campos magnéticos

Auroras boreales. Se producen porque partículas eléctricas del sol golpean la atmósfera cerca de los polos, produciendo estallidos de color.

Migración de aves. Algunas aves  migratorias e insectos como las abejas tienen material magnético en algunas partes de su cuerpo que les ayudan a orientarse.

Objetivo

Demostrar con ejemplos palpables que el magnetismo existe en aplicaciones de la vida  y su relación con fenómenos eléctricos.

Justificación

El tema del magnetismo es poco conocido a nuestra edad, entre 8 y 9 años; una gran cantidad de aplicaciones en nuestra vida diaria tiene magnetismo y no lo sabemos.

Hipótesis

Si hay objetos que ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales,  entonces, el magnetismo existe y hace posible la vida en la Tierra.

Método (materiales y procedimiento)

Método

Procedimiento

Primero visite la biblioteca y busqué información en Internet, sobre el magnetismo.

De la información recabada analice que el magnetismo está relacionado con la electricidad y que una forma de averiguar qué es y cómo funciona es hacer experimentos con diversos materiales y de ahí relacionarlo con actividades de la vida diaria o fenómenos.

Materiales

  • Pilas
  • Alambre de cobre
  • Imanes
  • Pinzas de corte y de punta
  • Cinta de aislar
  • Limaduras de hierro
  • Bolas de unicel

Motor de inducción

Para hacer la bobina enrolle un pedazo de alambre, dejando dos lados extendidos, los cuales tuve que limar para que por ahí circulara una corriente eléctrica.

Coloque dos seguros a los extremos de una pila que servirían como soporte.

La corriente de la pila circuló por el alambre (bobina) y abajo puse un imán, de tal manera que estos dos campos chocarán y generaran una fuerza de empuje.

Fuerza de atracción y repulsión

A un coche de juguete le pegue dos imanes, uno de cada extremo. Para generar la fuerza de repulsión y lograr que el coche se moviera, acerqué otro imán pero en sentido inverso al campo de atracción.

Motor homopolar

Para hacer el motor ocupe el alambre, deje una punta y los extremos sin el esmaltado, para que dejara pasar la corriente. Los extremos de abajo deben estar lo más cerca posible del imán para generar la fuerza y crear el movimiento.

Este se me complicó un poco ya que si no estaba bien limadas las puntas del alambre, al igual que bien calibrado, el efecto no se produce.

Campos magnéticos de la Tierra

Revise varios videos para entender cómo es que hay un campo magnético en la Tierra y a quién o qué afecta o ayuda. Principalmente la Tierra es un imán gigante, que tiene varias capas, un núcleo sólido de hierro níquel, un núcleo líquido, un manto y una corteza. En el núcleo líquido hay corrientes eléctricas que generan un campo magnético. Ese imán genera las líneas de fuerza del campo magnético que salen del lado positivo del imán y entran en el polo negativo.

Para probarlo, hice una bola de unicel la cual corte para meter un imán redondo (núcleo de la Tierra), cerré la bola de unicel y le espolvoree limaduras de metal. Se observa que las limaduras se pegan en la parte superior e inferior, lo que representa el polo norte y el polo sur.

 

Galería Método

Resultados

  • Logré entender qué es el magnetismo y su importancia en varios fenómenos o situaciones de la vida diaria.
  • Se comprobó la existencia del magnetismo con ayuda de experimentos palpables.
  • Comprobé que la réplica de campos magnéticos deben ser exactos y con ciertas características, de lo contrario no se pueden generar.

Galería Resultados

Discusión

Efectivamente se pueden conocer los principios básicos del magnetismo con ejemplos palpables, ya que con los experimentos realizados se pudo comprobar la relación inseparable de éstos con los fenómenos eléctricos.

Conclusiones

  • En muchas actividades de la vida diaria existe un campo magnético con características perfectas que puedan generarlo.
  • Sin los polos magnéticos, la vida en la Tierra no podría ser posible ya que nos protege del exceso de radiación solar y modera el clima.
  • El magnetismo y la electricidad son dos fenómenos que no se pueden separar.
  • Los vientos solares que chocan con el campo magnético de la Tierra forman auroras boreales.
  • Las aves tienen un receptor magnético en los ojos y con eso recogen información visual del campo magnético de la Tierra y pueden migrar.

Bibliografía

  • Bennett, C. E. (2012). Física sin matemáticas. Ciudad de México: CECSA. pp 169-173.
  • (1987). Electrónica básica. Venezuela: Mc Graw Hill. Pp. 292-606.
  • Braun E.. (1993). Física 2. Electricidad y magnetismo. México: Trillas. pp. 237-247.
  • Peloso V. & Espinoza E.. (2009). Magnetismo. 2009, de SlideshareSitio web: https://es.slideshare.net/marianosuarez/magnetismo-2706514?next_slideshow=1
  • Centro Atómico Bariloche. (2012). ¡Atraídos por el magnetismo!. noviembre 28, 2019, de Instituto Balseiro Bariloche Sitio web: http://www.cab.cnea.gov.ar/index.php/centro-atomico-bariloche/58-espanol/acordion/sedicyt/muestra-cab-ib/156-el-magnetismo-en-la-vida-diaria

Summary

It is not seen but feels, magnetism is present

 

Magnetism is used in many devices that we use every day, with which we can communicate, project images, listen to sounds, among other actions that are performed with the wide variety of devices in the world today. Magnetism is not seen, but it exists and is very important for life on Earth.

Research Question

Can you know the basic principles of magnetism, through electrical phenomena?

Problem approach

The problem I have observed its that magnetism is very common in everyday life but is little known.

Background

Objective

To demonstrate with tangible examples that the magnetism exists in applications of the life and its relation with electrical phenomena.

Justification

The subject of magnetism is little known at our age, between 8 and 9 years; a lot of applications in our daily lives have magnetism and we don’t know it.

Hypothesis

If there are any objects that exert forces of attraction or repulsion on other materials, then the magnetism exists and makes life possible on Earth.

Method (materials and procedure)

Results

  • I managed to understand what magnetism is and its importance in various phenomena or situations of daily life.
  • The existence of magnetism was verified with the help of tangible experiments.
  • I verified that the replication of magnetic fields must be exact and with certain characteristics, otherwise they cannot be generated.

Discussion

Conclusions

Bibliography