Imanes de nuestro día a día (Experimentos)

Esta semana he escrito en Wis Physics dos entradas (1 y 2) sobre un trabajo sobre magnetismo. En el artículo que presenté incluí una parte teoríca y una parte práctica. La parte teoríca es la que está colgada en mi blog mientras que aquí os voy a dejar la parte práctica, eso sí dándonos alguna información básica de la teoría para que entendáis bien los experimentos. Comenzamos!!

Vamos a empezar hablando del horno microondas. Este aparato, que cada vez es más familiar en nuestros hogares, tiene un funcionamiento no excesivamente difícil. Para generar el calor utiliza un dispositivo llamado magnetrón que mediante un proceso que tenéis explicado en el primer enlace, lo que hace es emitir una onda electromagnética de una frecuencia determinada. Esta onda al interaccionar con el agua de los alimentos hace que las partículas de H₂O se exciten y comiencen a oscilar. Esta vibración-oscilación es lo que hace que un alimento se caliente.

Sin embargo lo que nos importa aquí es hacer alguna locura (sin pasarse) en el microondas. Copio desde el trabajo:

Experimentación en el microondas
En el microondas pueden realizarse bastantes experiencias, aunque no todas son del todo seguras. Muchos de estos experimentos son a base de introducir elementos metálicos en el microondas, lo que provoca la imanación del metal y la creación de corrientes superficiales que pueden llegar a provocar combustión. El mayor peligro de esto, aparte de que es fácil que el magnetrón se estropee, es que el microondas puede sobrecalentarse y arder, llegando en último extremo a explotar.

Para evitarnos estos problemas se pueden realizar dos experimentos sencillos y seguros. El primero de ellos consiste en medir la velocidad de la luz y el segundo es para la creación de plasma.

Aunque suene muy difícil y complicado eso de medir la velocidad de la luz, es realmente fácil. Todo lo que se necesitan son unos tranchetes de queso y una regla de medir. Debemos asegurarnos de retirar el plato giratorio del microondas para que no gire. Luego colocamos varios tranchetes de queso en una superficie lisa que introduciremos en el microondas. Tras dejar un rato el microondas funcionando notaremos que se empiezan a diferenciar unas zonas donde el queso parece estar más quemado. Esto es debido a la creación de ondas estacionarias dentro del horno que hacen que unas zonas reciban mayor energía (crestas y valles) y otras menos (nodos). No observamos este efecto cuando actúa el plato giratorio ya que provoca que los alimentos se calienten de forma homogénea.

Tras haber hecho esto ya solo nos queda sacar los tranchetes y medir la distancia entre dos crestas consecutivas. Este valor (aproximadamente 6 cm), multiplicado por dos, se corresponde con la longitud de onda (λ) de la onda microonda. Sabiendo la frecuencia (f) de la misma, que viene escrita en una pegatina de la parte trasera y que es de 2.450 MHz, ya podemos obtener la velocidad de la luz (c) haciendo el producto.

Como se puede observar, este valor es muy aproximado al valor teórico de c, que se corresponde con 3·10⁸ m/s.

El segundo de los experimentos consiste en la creación de pequeñas bolas de plasma frío. El plasma es un estado de la materia en el cuál los electrones se desligan del núcleo atómico. Se puede producir en altas temperaturas (estrellas) o a bajas temperaturas (televisor de plasma o nuestro caso). Todo lo que necesitamos con unas uvas y un cuchillo.

Cogemos una uva y la cortamos por la mitad con un cuchillo teniendo cuidado de dejar una pequeña porción de la piel unida, es decir, no cortarla por la mitad del todo. Esta pequeña unión entre las mitades es la clave para conseguir nuestro objetivo. Al accionar el microondas, el interior líquido de la uva comenzará a ionizarse ya que es un electrolito, yendo a parar los iones negativos a una mitad de la uva y los positivos a la otra viajando por la unión entre ambos. Cuando la diferencia de potencial entre las mitades sea suficientemente grande se producirá una llamarada de plasma frío que durará apenas unos instantes. Este proceso de "carga y descarga" similar al de un condensador se seguirá repitiendo hasta que la uva agote su "combustible". Sin embargo, es recomendable parar el microondas para evitar problemas.

Más información sobre este experimento y vídeos del mismo en mi blog: http://www.wisphysics.es/2008/07/unas-uvitas-al-microondas/.

Para continuar vamos a hablar del altavoz. El funcionamiento del mismo es sorprendentemente sencillo. Una bobina se encuentra enrollada alrededor de un núcleo metálico (sin estar en contacto). Cuando circula corriente a través de la bobina se produce una inducción electromagnética que hace que ésta se desplace. Como la bobina se encuentra conectada a la membrana del altavoz, al moverse la bobina también se mueve la membrana. Este movimiento tiene una cierta frecuencia que se corresponde con la frecuencia de los sonidos que escuchamos. Sencillo, ¿verdad? Como en el caso anterior tenéis más información en el primer enlace.

El experimento que os planteo es quizá algo más complicado que el del microondas, pero es igual de sorprendente. Se trata de apagar una vela mediante un altavoz. ¿Os imagináis ya como podéis hacerlo? Mirad.

Experimentación con el altavoz
Jugando un poco con esta característica de los altavoces de crear ondas sonoras, se puede realizar un pequeño experimento. Se trata de intentar apagar una vela utilizando el sonido generado con un altavoz a distintas frecuencias. ¿Serán los sonidos graves los que la apagarán, o serán los agudos? Se plantea una difícil cuestión ya que los sonidos graves nos proporcionan más amplitud, pero los agudos más energía. ¿Será la amplitud o será la energía la que apague la vela?

La respuesta correcta es que lo que influye es la amplitud, de modo que para apagar la vela se necesitan bajas frecuencias. Los sonidos a altas frecuencias (sonidos agudos) tienen una longitud de onda más pequeña y por tanto menos amplitud. A pesar de tener una mayor energía, ésta no nos sirve para apagar la vela ya que lo que realmente provoca que se apague es el movimiento del aire a su alrededor. Con sonidos a bajas frecuencias (sonidos graves) tenemos una longitud de onda grande y por tanto una mayor amplitud. Esta amplitud puede ser suficiente para conseguir "soplar" la vela y que se apague. Al realizar este experimento en casa es probable que no salga ya que la potencia del altavoz puede no ser suficiente o simplemente por no colocar la vela a la distancia correspondiente.

Se puede un ejemplo de esta experiencia en el siguiente vídeo en Youtube:

Otro experimento curioso es el de la imanación que puede producir el imán de un teléfono móvil. Comentar para empezar que dicho imán que no es peligroso para la salud.

No tanto como experimento, sino como curiosidad o anécdota, comentar que algunos móviles también tienen un imán en el altavoz suficientemente potente como para divertirnos experimentando algo con él. En mi caso, mi teléfono móvil tiene un imán bastante fuerte y en un rato libre de la clase de Técnicas Experimentales II comprobamos su poder en una "matriz de espines" tal y como se puede ver en el siguiente vídeo de Youtube:

Para terminar con esta entrada de experimentos os propongo uno menos llamativo, pero que ilustra muy bien el funcionamiento de un molino eólico. Se trata de construir un pequeño aerogenerador que sea capaz de levantar un pequeño peso. Para entender más cosas sobre los aerogeneradores, dinamos y el funcionamiento de las linternas sin pilas podéis visitar el segundo enlace.

Experimentación con generadores
Como poner algún tipo de práctica de esta parte es algo complicado, salvo animaros a haceros con una linterna de inducción e intentar comprender su funcionamiento, os voy a dejar esta página donde cuentan cómo hacer una pequeño aerogenerador.

Se trata de un pequeño experimento para comprobar cuanto peso puede elevar una pequeña veleta. Cuanto mayor sea el viento más peso soportará, es decir, más energía producirá, por lo que la analogía con un molino eólico es perfecta. Pinchad la imagen para verla bien.

Nada más por mi parte. Ahora solo queda que experimentéis y que comentéis a ver que os han ido todas estas prácticas. Si no entendéis algo y queréis que la explique mejor o para cualquier otra cuestión, no dudéis en dejar un comentario.

Divertíos!! ;)

Imágenes: Todas las imágenes son propias salvo la última que pertenece a esta web.

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