Universidad Nacional de San Agustín Escuela de Ingeniería de Materiales “DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN LEVITADOR LEVITADOR MAGNETICO PARA PARA DEMOSTRAR LA INTERACCION Y MAGNITUD DE LOS CAMPOS GENERADOS POR UNA FUENTE
”
MAGNETICA
INTEGRANTES: Kevin Mendieta Apaza Donny Guillen Postigo •
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DOCENTE: •
Arenas Herrera AREQUIA! "#
%$Elfer
AGRADECIMIENTOS
Primero y antes que nada queremos dar gracias a Dios por estar con nosotros en cada paso que damos por fortalecer nuestros corazones e iluminar nuestras mentes y por !a"er puesto en nuestros caminos a aquellas personas que !an sido de gran soporte y compa#$a durante todo el periodo de estudio% Agradecer !oy y siempre a nuestra familia por el esfuerzo realizado por ellos% El apoyo en nuestros estudios de ser as$ no !u"iese sido posi"le%
DEDICATORIA &e dedicamos nuestro tra"a'o a todas las personas que favora"lemente intervinieron en nuestro tra"a'o en especial a nuestros Padres a quien le de"emos la vida les agradecemos el cari#o y su comprensi(n a ustedes quienes !an sa"ido formarnos con "uenos sentimientos !)"itos y valores lo cual nos !a ayudado a salir adelante "uscando siempre el me'or camino% A nuestra profesor Elfer Arenas gracias por su tiempo por su apoyo as$ como por el compromiso incansa"le en el desarrollo de nuestro aprendiza'e%
I&! Introducci'n A&! Antecedentes del ro(le)a* Actualmente contamos con muc!os art$culos y "i"liograf$as que !acen referencia a este tipo de plataformas tales como +,- .- /- 0- 1- 2- 34 solo por mencionar algunas% 5a"e destacara que cada una de estas referencias consultadas carecen de detalles t6cnicos su7cientes para poder realizar una reproducci(n de estas plataformas% El presente tra"a'o presenta a detalle cada una de las etapas de construcci(n y materiales utilizados
para su ela"oraci(n siendo todos estos de f)cil adquisici(n ya que en algunas referencias consultadas los materiales propuestos eran o"soletos y fuera del mercado% 8odos sa"emos so"re el campo magn6tico de la tierra pero realmente no conocemos como es que funciona pues "ien con esta e9periencia e9plicaremos de una manera sencilla este mecanismo natural mediante uno construido por nosotros%
*&! +or)ulaci'n del ro(le)a: &a necesidad de llevar los conocimientos a la pr)ctica es necesaria ya que mediante estas vivencias el alumno desarrolla muc!a m)s curiosidad por el funcionamiento de mecanismos ")sicos que solo o"serva en li"ros y la internet esto complementa muc!o m)s la educaci(n conllevando a un me'or desarrollo del conocimiento acad6mico%
C&! ,i-'tesis* Mediante el presente proyecto y dados los antecedentes si logramos demostrar el efecto de los campos magn6ticos generados mediante corrientes el6ctricas "asado en la teor$a ante los alumnos de segundo a#o de :ngenier$a de Materiales entonces se comprender) me'or el comportamiento de esta fuerza de tal modo que generara muc!o mayor inter6s en el aprendiza'e de esta parte de la ;$sica <)sica%
D&! .usti/caci'n e I)-ortancia: &a raz(n de un proyecto es alcanzar o"'etivos espec$7cos dentro de los l$mites que imponen un presupuesto y las actividades a llevar a ca"o dentro de un lapso de tiempo previamente de7nidos es por ello que se eligi( este m6todo permitiendo la aplicaci(n de conocimientos !a"ilidades !erramientas y t6cnicas necesarias para la construcci(n del o"'eto t6cnico ayud)ndonos as$ !a demostrar la teor$a en la cual sera "asada su investigaci(n y construcci(n%
II&
O(0etivos: a& General: Desarrollar un prototipo electr(nico que nos permita demostrar la interacci(n y magnitud de los campos generados por una fuente magn6tica% (& Es-ecí/cos:
III&
&ograr comprender la e9istencia de la interacci(n entre electricidad y magnetismo mediante la o"servaci(n visual de la suspensi(n electromagn6tica =levitaci(n magn6tica>% 5rear un sistema did)ctico que ayude a estudiantes de ingenier$a de materiales a desarrollar !a"ilidades ")sicas para el aprendiza'e de esta materia% ?n paso m)s !acia la modernizaci(n sin de'ar de lado el desarrollo sustenta"le%
Marco Te'rico a& E1ERIMENTO DE OERSTED: En ,@, Besterd descu"ri( que cuando coloca"a una "rC'ula cerca de un alam"re conductor la agu'a se desvia"a cuando pasa"a una corriente el6ctrica por el alam"re% De esta forma se supo que la corriente el6ctrica era la fuente de un campo magn6tico capaz de producir un torque so"re la agu'a de una "rC'ula% Esta o"servaci(n de Besterd era la primera e9periencia que indica"a una cone9i(n entre la electricidad y el magnetismo que antes de esta e9periencia se !a"$an considerados como eventos separados sin ninguna relaci(n% :nmediatamente despu6s de que Besterd descu"riese que la corriente el6ctrica es una fuente de campo magn6tico los e9perimentos que llevaron a ca"o Andr6 Marie Ampre =,331,@/2> Fean
y ;eli9 avart =,3,,@0,> dieron lugar a lo que en la actualidad se conoce como la ley de
(& 2E3 DE *IOT!SA4ART& A partir del estudio e9perimental de los campos magn6ticos en la pro9imidad de circuitos de diversas formas los f$sicos franceses
campo del circuito completo es el resultante de los campos in7nitesimales de todos los elementos del circuito% &a direcci(n y sentido del campo creado en los puntos P y por el elemento de longitud dl se muestra en la 7gura apunta !acia afuera del papel en P que se representa como y !acia adentro del papel en que se representa como I% El vector se encuentra en un plano perpendicular a dl y es asimismo perpendicular al plano determinado por el vector dirigido en la direcci(n de la corriente y el vector que une a dl con el punto P o con el punto % &a ley de
5&$
Ec&
&a direcci(n est) dada por el producto vectorial y su sentido dado por la regla de la mano derec!a% Es decir cuando los dedos de la mano derec!a se curvan desde el vector !acia el vector unitario el dedo pulgar se#ala la direcci(n de%En magnitud el valor de d< es Ec& 5&"
Donde q es el )ngulo que forma el vector con el vector % &a constante se conoce como la constante de permea"ilidad magn6tica del vac$o y es an)loga a en la electrost)tica% De"ido a la cone9i(n entre electricidad y magnetismo y est)n relacionados entre s$% El valor de en unidades : es*
+ig& 5&$
&a ecuaci(n %, de"e ser integrada a lo largo de la l$nea que sigue la distri"uci(n de corriente% Por tanto el campo magn6tico en un punto P cualquiera es la superposici(n lineal de las contri"uciones vectoriales de"idas a cada uno de los elementos in7nitesimales de corriente y se da como*
Ec& 5&7
I4&! Material de Estudio A&! 6)(ito de Estudio: Por )m"ito de un estudio de investigaci(n nos referimos al espacio donde nos desenvolvemos para aprender un cierto conocimiento por e'emplo un tema de estudio en este caso es &a ;uente de 5ampo Magn6ticos
*&! Unidad de Estudio: &a unidad de estudio es la que se "ene7ciar) de todo el esfuerzo del investigador y siempre es la misma a lo largo de toda su l$nea de investigaci(n
en esta investigaci(n en este caso ser$a el centro de estudios de la Escuela Profesional de :ngenier$a de Materiales%
C&! Universo: El universo en nuestro proyecto de investigaci(n seria en con'unto el efecto del e9perimento y la po"laci(n de estudiantes que cursan este curso en la Escuela de :ngenier$a de Materiales de la ?JA%
4&! Metodología de la Investigaci'n A&! Ti-o de Investigaci'n: Juestro proyecto vendr$a a ser un tipo de :nvestigaci(n E9plicativa porque e encarga de "uscar el porqu6 de los !ec!os mediante el esta"lecimiento de relaciones causaefecto% En este sentido los estudios e9plicativos pueden ocuparse tanto de la determinaci(n de las causas =investigaci(n postfacto> como de los efectos =investigaci(n e9perimental> mediante la prue"a de !ip(tesis% us resultados y conclusiones constituyen el nivel m)s profundo de conocimientos% &a investigaci(n e9plicativa intenta dar cuenta de un aspecto de la realidad e9plicando su signi7catividad dentro de una teor$a de referencia a la luz de leyes o generalizaciones que dan cuenta de !ec!os o fen(menos que se producen en determinadas condiciones%Dentro de la investigaci(n cient$7ca a nivel e9plicativo se dan dos elementos* &o que se quiere e9plicar* se trata del o"'eto !ec!o o fen(meno que !a de e9plicarse es el pro"lema que genera la pregunta que requiere una e9plicaci(n% &o que se e9plica* &a e9plicaci(n se deduce =a modo de una secuencia !ipot6tica deductiva> de un con'unto de premisas compuesto por leyes generalizaciones y otros enunciados que e9presan regularidades que tienen que acontecer% En este sentido la e9plicaci(n es siempre una deducci(n de una teor$a que contiene a7rmaciones que e9plican !ec!os particulares%
*&! rocedi)ientos: aso a seguir: ,% o"re una pieza polar del electroim)n se coloca el nCcleo ferromagn6tico y rodeando al nCcleo el anillo% El nCcleo simplemente se usa para aumentar la variaci(n de u'o que aparece en el anillo aumentando as$ la espectacularidad del e9perimento%
.% Al conectar el electroim)n de forma r)pida aparece una variaci(n de u'o magn6tico en el anillo =antes de encender el electroim)n el campo magn6tico en el anillo era cero> y por la ley de ;araday se induce una fuerza electromotriz que crea una corriente el6ctrica en el anillo%
/% Esta corriente inducida crear) a su vez un campo magn6tico que contrarreste la variaci(n de u'o magn6tico creada en el anillo al !a"er encendido el electroim)n
0% Por tanto el anillo salta de"ido a la repulsi(n e9istente entre los polos magn6ticos del electroim)n y los creados por la corriente inducida en el anillo%
C&! Instru)entos: Materiales utili8ados:
Electroim)n
Autotransformador de corriente alterna
E9tensi(n ferromagn6tica
Anillos met)licos de co"re y niquel de distintos grosores
5a"les para las cone9iones
4I&! ORGANI9ACIN EN 2A IN4ESTIGACION A& Recursos: Recursos ,u)anos: 5ontamos con la participaci(n plena de nosotros dos Cnicos integrantes de este proyecto%
Recursos Materiales: Estos recursos Materiales son los mismo mencionados en la secci(n de instrumentos para la e9perimentaci(n%
Recursos +inancieros: 5ontamos con un presupuesto no mayor de /L soles%
*& Cronogra)a:
SEMANAS ACTI4IDAD ES
Se) $ de A(ril
Elecci(n del E9perimento :nvestigaci( n Entrega de eminario
5ompra de piezas 5onstrucci( n del dise#o eri7car el correcto desempe#o del dise#o Entrega Nedacci(n 5orregida E9posici(n
*I*2IOGRA+IA:
Se) ; de Ma
Se) Se) ; Se) % Se) $ Se) " Se) 7 Se) % de de de de de ; de .unio .unio .ulio .ulio .ulio de Ma
+,4Ga"riel Eirea Marcelo Acosta Naul
+.4 Edyson Guillermo Fos6 larriva and Fos6 8relles% 5ontrol de un levitador magn6tico% https://es.geocities.com/oscar_vele/pds/levitadormagneticopd,2003
+/4 Ariel &empel Guido Mic!el and Nodrigo 5ar"a'ales% magn6tico%
&evitador
https://web.f.uba.ar/~rcarbaa/levitador/
+04 Horacio F% Marquez% Jonlinear 5ontrol ystems Analusis and Design% Oiley ons JeQ Fersey , edition .LL/ +14 http://ocw.uc3m.es/fsica/fsica"ii/clases/#$%"&'(''")ema0*.pd
