Un fenómeno y dos leyes que se manifiestan en el comportamiento de los imanes.

Esta semana en la sección del Semanario de Investigaciones IB les compartimos la Evaluación Interna de Física Fundamental de nuestro ALUMNI Ian Zaldaña Veiman (2020), quien fue asesorado por el Ing. Luis Fernando Micheo profesor de dicha asignatura y coordinador del Programa del Bachillerato Internacional.

«LEY DE FARADAY Y LEY DE LENZ
La ley de Lenz y la ley de Faraday, son las dos leyes que rigen el fenómeno del experimento y se encuentran íntimamente relacionadas la una con la otra.

Se conocía que una corriente que fluía a través de un conductor generaba un campo magnético, pero no fue hasta la década de 1830, en que Faraday experimentó con la inducción electromagnética, que se descubrió que esto era recíproco. La Ley de Faraday de la inducción se denota como: ?=?????

Con esto Faraday nos indica que el cambio en el flujo magnético (???) dentro de una espira cerrada o en una superficie conductora en un determinado tiempo (??) crea una fem inducida (voltaje), generando así una corriente inducida.

La Ley de Lenz dicta “La dirección de cualquier efecto de la inducción magnética es la que se opone a la causa del efecto”¹, esto quiere decir que si hay un cambio en el flujo magnético que establece una corriente, esta corriente inducida establecerá su propio campo magnético con dirección opuesta al original (corrientes generan campos magnéticos), y se opondrá al cambio de flujo. “La corriente inducida se opone al cambio en el flujo (magnético)”². Esto se puede consolidar con la conservación de energía puesto que si el campo magnético en lugar de contrariar el original se sumara a este se induciría una corriente mayor aún, que crecería al infinito porque el proceso se repetiría.

El fenómeno que ocurre al soltar un imán en un tubo de cobre es la interacción de estas dos leyes; cuando un imán cae, el cambio en flujo magnético que produce al caer, induce pequeñas corrientes a lo largo del tubo (Ley de Faraday) simultáneamente creando un campo magnético opuesto al del imán que lo empuja en dirección contraria (Ley de Lenz).

PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN
¿De qué manera afecta el cambio en el ángulo de un tubo de cobre, al tiempo de caída de un imán por el tubo?

HIPÓTESIS Y DEFINICIÓN DE VARIABLES
Se cree que el tiempo tendrá una relación inversamente proporcional a los diferentes ángulos con los que se posicionará el tubo de cobre, cuando el imán se deje caer por dicho tubo.

Para leer la investigación completa:

El goniómetro se colocará sobre el nivel junto con el tubo, al estar los dos juntos se debe intentar unir los dos, que están nivelados, con algún material no conductor. Al estar unidos, cerciorarse de que el centro del tubo dividido por la línea del goniómetro, que marca el ángulo, esté equidistante al radio de las circunferencias de las aperturas del cilindro utilizando una escuadra milimétrica que se colocará junto al tubo (Fig. 1.b).

El tubo unido al goniómetro se posicionará sobre el nivel para saber que el goniómetro está en una posición paralela a la superficie nivelada. Para evitar que se mueva, se colocará sobre el nivel y se trasladará junto a una ventana transparente para poder observar los grados y su variación para poder corregirlos. Al nivel se le colocarán algunos pesos para que se mantenga estático y al medir un ángulo este se unirá al vidrio con la ayuda de cinta americana que tiene las propiedades de un aislante para que no se transfiera carga al ambiente, también se contará con la ayuda de una persona que vigile que no se mueva el goniómetro ni el nivel y así evitar cualquier cambio no deseado (Fig. 2).

Para el experimento, después de dejar caer el imán y tomar el tiempo, se debe asegurar que no se haya alterado el ángulo en que se tiró el cuerpo; se deberá verificar dicho ángulo cada vez que se repita el proceso de medición de valores.«

La próxima semana estaremos compartiendo otro trabajo de investigación realizado por uno de nuestros ALUMNI y con el apoyo recibido del profesor de la asignatura elegida por él y que forma parte del claustro en el Programa del Bachillerato Internacional de Colegio APDE El Roble.

#SoyInfluencer #SeFuerteSeRoble #RezoPorElFinDeLaPandemia

^{1 Young, Hugh D., Roger A. Freedman. (2009). Física universitaria con física moderna volumen 2. (12ª. ed.)
2 Ibídem}