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13 de julio de 2017

¿Cómo funciona una guitarra eléctrica?

¿Alguna vez te has preguntado cómo funciona una guitarra eléctrica? ¿Qué la diferencia de una guitarra acústica? ¿Porqué se llama eléctrica? ¿Qué hace que suene cuando ni siquiera usa tomacorrientes o enchufe? En este artículo -que será ameno y no demasiado extenso- te voy a explicar un par de detalles interesantes, que no está de más saber, sobre la guitarra eléctrica y su funcionamiento. Se trata de un artículo orientado a newbies ó novatos. 

Primero un poco de historia. 


Se le atribuye la invención de la guitarra eléctrica moderna, a mediados del siglo XX, a Lester William Polfus, mejor conocido como Les Paul (creador de la marca Gibson y en honor a quien se utiliza el nombre para ese modelo de Gibson, Epiphone y otras marcas posteriores), quien sin saberlo crearía gran historia con "su" invención junto con la aparición del amplificador de guitarra en 1935. Sin embargo los primeros modelos fueron de Bigsby (ver el artículo linkado arriba). E incluso antes que Gibson crease la Les Paul, ya había sido creada la primera Broadcaster de Leo Fender, la primera en ser producida en serie.
Todo comenzó buscando mayor sonido para tocar en directo. A partir de ese momento, tenemos el que es uno de los instrumentos más populares en prácticamente todos los géneros de música moderna, desde el Blues y el Jazz, hasta el Rock y Heavy Metal de hoy día. La primera guitarra eléctrica fue manufacturada por Rickenbacker.


Artículo: #4: Anglagard-les-paul-portrait.jpg
Lester William Polfus "Les Paul"


La guitarra eléctrica es un instrumento musical armónico que utiliza el principio de inducción electromagnética con el objeto de convertir la vibración de las cuerdas en señales eléctricas y, por medio del amplificador, estas señales en sonido.


Artículo: #4: Anglagard-electromagneticinduction.gif

La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable (las cuerdas), respecto a un campo magnético estático (las bobinas en las pastillas y sus imanes). Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce la corriente inducida. Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday en 1831, quien lo expresó indicando que:


  • La magnitud de la tensión inducida es proporcional a la variación del flujo electromagnético (Ley de Faraday).


Artículo: #4: Anglagard-michael-faraday-1241x763.jpg
Michael Faraday (1791-1867)

En el caso de una guitarra eléctrica, el sonido se ve influido por el diseño de las pastillas, ubicación de las mismas, escala, y material las cuales estén hechas; siendo todo esto causa de diversos cambios en el flujo electromagnético que sucede con la vibración de las cuerdas.

Artículo: #4: Anglagard-single_coil_string_anim.gifArtículo: #4: Anglagard-induccion3.gif

De esta manera, las pastillas son el ente que convierte la vibración de las cuerdas en energía eléctrica, la cual pasa por una diversidad de circuitos (resistencias variables y capacitores en un ámbito básico) para tallar nuestro sonido a gusto antes de salir hacia el amplificador, el cual recibe la señal eléctrica y hace una serie de procesos que crean ese sonido caliente y agresivo que tanto nos gusta.


Artículo: #4: Anglagard-electric-guitar-wiring-diagrams-b64fde88136d376f.jpg Esquema de circuito de guitarra tipo Les Paul

Desde un primer vistazo la apariencia de la guitarra eléctrica no ayuda a optimizar el sonido, porque es un instrumento macizo, a diferencia de las guitarras acústicas que son huecas y tienen caja de resonancia. Hay una gran polémica sobre si algunas propiedades de la madera afectan o no al sonido de las guitarras eléctricas, como puede ser el peso y los nudos de la propia madera, que pueden afectar al sustain.

Tenemos un mástil que va atornillado (o de una pieza) al cuerpo, a lo largo del cuál van los trastes y el clavijero. Las cuerdas son de metal por un motivo: para que sus propiedades electromagnéticas interactúen con las pastillas de manera adecuada, generando la energía eléctrica.

Las pastillas son 6 (en el caso de las guitarras de seis cuerdas o más de seis si tienen más cuerdas) imanes rodeados de una bobina de cobre fino, más fino que el cabello humano. Esta bobina rodea los imanes aproximadamente 7200 veces (dependiendo de modelos y fabricantes). La corriente emitida por una pastilla de guitarra eléctrica ronda los 2 voltios de media, aunque depende del modelo concreto y de si son simples o dobles (para más información sobre pastillas, ver el artículo Diferencia técnica entre pastillas activas y pasivas).


Artículo: #4: Anglagard-single-coil-pickup.jpg
Pastilla pasiva single tipo Fender

Producto de estos descubrimientos y creaciones hoy día gozamos de una infinidad de aparatos digitales que producen una inmensa variedad de sonidos orgánicos a base de circuitería y señales eléctricas. Todo se lo debemos a visionarios que no pueden estarse quietos...


Tomado de:

Guitar Bend

19 de mayo de 2014

Experimentos con péndulos (III)

Vamos a abrir este post con Rossini y su famos obertura de Guillermo Tell:





Como pueden ver la ciencia y el arte pueden ir, y muy bien, de la mano... Los péndulos también pueden bailar K-Pop, véalo aquí.

Más experimentos con péndulos...

Ya hicimos una primera y una segunda parte sobre experimentos con péndulos. En esta oportunidad les vamos a mostrar más variantes que se pueden hacer con estos sencillos pero magníficos instrumentos.

1. Péndulos que dibujan en la arena

Una variante del péndulo artista, pero esta vez nuestro péndulo trazará diseños sobre arena. Les dejo dos videos:







2. El péndulo fosforescente

Es una variante del péndulo que baila la opertura de Rossini. En esta ocasión se coloca a los pesos que cuelgan pintura fosforecente. El resultado es espectacular!!!




3. Doble péndulo

Esta vez le colocamos un segundo péndulo a otro péndulo.




El primer péndulo, el más grande, se mueve de manera predecible, es decir, con oscilaciones normales. Pero el segundo péndulo se mueve de manera caótica, aquí una representación por computadora de este caos...




4. La bola de demolición (y algunos juguetes didácticos)...

Las bolas de demolición (o wrecking balls) se usan para demoler viejos edificios, ello nos da una idea el gran poder que puede encerrar un péndulo. En este video podemos ver el poder de una bola de demolición.

Se pueden hacer juguetes isnpirados en las bolas de demolición, para los más pequeños de la casa:




Otra manera de emplear un péndulo, o algo así, es jugando ping pong con una migo... ¡y con un péndulo! Aquí te explican cómo:


 

También  se puede construir, y jugar con, un péndulo de Foucault. Este video te enseña una demostración... ¡me imagino que uno debe de terminar bien mareado!





Y, claro está, los de GEOMAG, también sacaron sus juguetes con péndulos.

A esto le llaman un péndulo de torsión, es decir con una liga o con una cinta elástica que se hace girar... ¡y a divertirse!






A esto le llaman un péndulo lineal, se hace con imanes, creo yo...



Y también tenemos el péndulo invertido... ¿cómo?... ¿y cómo se come eso? Es alucinante, sólo vean el video... ¡y no vayan a gritar muy fuerte!


Sí. Decididamente estos juegos son con imanes. Más detalles en la web oficila de GEOMAG.

Y los de LEGO no se podían quedar atrás y nos ofrecen este reloj de péndulo...




Y este es su mini reloj de péndulo... más variantes aquí.



5. El péndulo martillo

Se creó un péndulo con un martillo grande, y luego se le adicionaron martillos más pequeños. Y se creó, finalmente, esto.  A estas creaciones se les conoce con el nombre de esculturas kíneticas (o arte en movimiento).:




Otra variante del péndulo que baila al ritmo de Rossini es este: con tuercas de diversas longitues anudadas con hilo de pescar... ¡alucinante!




6. Todavía hay más... péndulos 3D

Tres péndulos se superponen. A ver si lo entienden...





Y eso es todo amigos...

¡Hasta pronto!

Leonardo Sánchez Coello
leonardo.sanchez.coello@gmail.com

13 de febrero de 2014

Se crea un imán con un solo polo


Imán

Los imanes tienen dos polos, uno norte y uno sur. Pero por más que se intente romper un imán, cada parte tendrá siempre los dos polos.
Imán

Los imanes tienen dos polos, uno norte y otro sur.

Es decir, los polos nunca podrán separarse en monopolos magnéticos. Sin embargo, el físico británico Paul Dirac enunció la existencia de imanes de un solo polo en 1931, aunque hasta ahora el monopolo magnético de Dirac ha probado ser muy elusivo.
Pero en un estudio que publica la revista Nature, científicos de la Universidad de Aalto, en Finlandia y del Amherst College, en Estados Unidos, afirman haber creado y visto al famoso monopolo en un sistema cuántico, es decir de partículas subatómicas, por primera vez.

"Detectar un monopolo magnético natural sería un evento revolucionario comparable al descubrimiento del electrón", dicen en su trabajo los investigadores.

"Nuestro trabajo ofrece evidencia experimental conclusiva y muy esperada de la existencia de los monopolos de Dirac".

"Supone una oportunidad sin precedentes para observar y manipular estas entidades cuánticas en un ambiente controlado".

A la caza del monopolo

Los elusivos monopolos han sido largamente buscados por la ciencia porque pueden ayudar a explicar varios fenómenos físicos.

Los investigadores han intentado "cazarlos" desde Paul Dirac teorizó sobre sus características cuánticas en 1931.

Dirac demostró que incluso si solo existe un solo monopolo, entonces toda la carga eléctrica debe ser discreta o divisible, algo que de hecho ha sido demostrado.

Para observarlos y ponerlos a prueba en el laboratorio, los científicos crearon un sistema cuántico: el campo magnético de una nube de átomos de rubidio en un estado de materia inusual conocido como condensado de Bose-Einstein.

Monopolo magnético

Ilustración del monopolo magnético sintético.

Utilizando un escáner, detectaron la marca distintiva del buscado monopolo, conocida como "cuerda Dirac".

Los investigadores aclaran que, mientras otros científicos han producido análogos de imán de un solo polo, esta es la primera demostración en un sistema cuántico que puede ponerse a prueba de forma experimental.
"Esta creación de un monopolo de Dirac es una bella demostración de simulación cuántica", opinó la física Lindsay LeBlanc, de la Universidad de Alberta, en Canadá, quien no estuvo involucrada en el trabajo.
"Aunque sus resultados ofrecen sólo una analogía de un monopolo magnético, su compatibilidad con la teoría refuerza la expectativa de que esta partícula será detectada experimentalmente".

"Como dijo Dirac en 1931, 'bajo estas circunstancias me sorprendería que la naturaleza no hubiera hecho uso de él'".

Fuente:

BBC Ciencia

19 de septiembre de 2013

Cómo hacer una brújula en casa

Experimento para hacer una brujula

Para encontrar el norte, un imán y una aguja.

Nuestro planeta actúa como un imán gigante, creando un campo magnético que protege a la Tierra de la radiación del espacio.

Los metales magnetizados se alinean naturalmente con ese campo y uno puede aprovechar ese efecto invisible en el experimento que les proponemos este fin de semana, en que científico Mark Miodownik nos muestra cómo magnetizar una aguja para crear una brújula.

Qué se necesita

Una aguja de coser
Un corcho o una tapa de plástico de una botella
Una barra de imán
Pegamento en barra
Un plato de sopa poco profundo con agua
Un cuchillo afilado o tijeras
Toalla (opcional)

Cómo se hace

Instrucciones para hacer una brújula

1. Corte un círculo de corcho de unos 5mm a 10mm de espesor. También puede usar una tapa de botella plástica.

Instrucciones para hacer una brújula

2. Frote la aguja unas 50 veces con la parte norte del imán. Si el imán no tiene marcado el norte, escoja un lado y use sólo ese. Separe el imán de la aguja tras cada frotada para reducir la probabilidad de que se desmagnetice. Frotar desde el agujero hasta la punta hace que los átomos de hierro de la aguja se alineen, convirtiéndola temporalmente en un imán.

Instrucciones para hacer una brújula

3. Pegue la aguja magnetizada en el corcho y póngalo cuidadosamente en el plato con agua.

Instrucciones para hacer una brújula

4. El agua provee una superficie casi sin fricción que le permite al corcho girar hasta que el polo norte de la aguja (el agujero) apunte hacia el polo norte magnético (como se ve en la brújula comprada). Si se frota la aguja con el imán en la otra dirección, será la punta la que señale el norte.

No ponga el plato cerca de computadoras u otros aparatos que contengan imanes pues pueden afectar las líneas de campo. La aguja perderá su carga magnética con el tiempo.

Por qué se magnetiza

El hierro, el níquel y el cobalto contienen pequeñas regiones llamadas dominios magnéticos, en que los electrones se alinean en la misma dirección. Estos dominios apuntan en diferentes direcciones, por lo que tienden a anularse entre sí.

Cuando uno de esos metales es expuesto a un campo magnético fuerte, los dominios se alinean, lo que los convierte en un imán temporal.

Por qué la brújula apunta al norte

Una vez que se magnetiza la aguja, ésta naturalmente se alinea con el campo magnético más fuerte de la Tierra.

Los científicos creen que este campo, llamado magnetósfera, es creado por las corrientes eléctricas generadas por la agitación del núcleo de hierro fundido en lo más profundo del planeta.

Esto significa que la Tierra actúa como si tuviera un imán que la atraviesa, con el polo sur del imán situado cerca del norte geográfico del planeta. Dado que los opuestos se atraen, el polo norte de una aguja imantada apunta en esa dirección

Tomado de:

BBC Ciencia

17 de septiembre de 2013

¿Cómo recoge un micrófono los sonidos?

Micrófonos de la BBC

Un micrófono convierte el sonido en una pequeña corriente eléctrica.

Las ondas sonoras golpean un diafragma que vibra, moviendo un imán cerca de una bobina. En algunos diseños, la bobina se mueve dentro de un imán.

Otros dispositivos, como los micrófonos condensadores (los que se utilizan en estudios de grabación), funcionan según el principio de la capacidad.

Los condensadores consisten en placas paralelas que almancenan la carga y se utilizan para suavizar las señales como variaciones de tensión en una fuente de alimentación.

En un micrófono condensador, el sonido entrante hace vibrar una placa de un condensador.

La capacidad variable es entonces convertida en la señal eléctrica correspondiente.

Fuente:

BBC Ciencia

22 de diciembre de 2012

Estos son los mejores regalos de Navidad para los amates de la ciencia

  • Te mostramos cinco regalos muy originales para sorprender en Navidad.
  • Aerogel, ferrofluidos, piedras gömböc, 'buckyballs' y galio, los regalos perfectos para cualquiera que le guste la ciencia.
5. Galio




El Galio es un metal que permanece en estado sólido a temperaturas inferiores a 28º. Eso significa que el mero contacto de un trozo de galio con nuestra piel (el cuerpo humano está a unos 37º) se funde. Al contrario que otros metales similares como el mercurio, el galio no es tóxico, con lo que su manipulación es segura y divertida.

4. Bolitas magnéticas




Las 'buckyballs' son esferas de magnéticas de neodimio que se pueden usar para construir estructuras enlazándolas unas con otras. Viene a ser un puzzle en tres dimensiones que se mantiene exclusivamente gracias a la atracción magnética de las esferas. Unas pocas decenas de estas bolas garantizan horas y horas de diversión.

3. Piedra Gömböc




 Un gömböc es un cuerpo geométrico que posee un único punto estable, de manera que no importa de qué manera lo dejes sobre una superficie, siempre volverá a la misma posición. Las piedras con forma gömböc pueden ser un regalo interesante para estimular el interés en la geometría y la física.

2. Ferrofluido




El ferrofluido es un líquido que reacciona ante la presencia de campos magnéticos, con lo que se puede alterar su forma usando imanes. Este tipo de materiales se utiliza como aislante térmico en altavoces.

1. Aerogel




El aerogel es una sustancia sólida altamente porosa compuesta en casi un 99% por aire. Conocido coloquialmente como 'humo sólido', el aerogel es un aislante térmico excepcional y puede soportar más de 1.000 veces su peso. Su extrema ligereza y su aspecto fantasmagórico pueden convertir un pedazo de aerogel en un estupendo regalo con el que experimentar.

Fuente:

La Información

1 de diciembre de 2012

MIT presenta unos robots capaces de cambiar su forma

En la segunda entrega de la saga Terminator, los protagonistas se enfrentaron a un robot bastante singular: el T-1000, un robot que era capaz de adoptar cualquier forma al modificar la posición de algunas partes de su cuerpo. Si bien estamos bastante lejos del T-1000 que nos mostraba el cine de Hollywood, parece que el MIT comienza a dar sus primeros pasos en el desarrollo de robots reconfigurables capaces de adoptar cualquier forma, una investigación que comienza a dar sus primeros frutos gracias al apoyo de DARPA.



El milli-motein, que es el nombre de este pre-robot desarrollado por el MIT, es un pequeño dispositivo con forma de oruga y realizado con anillos de metal que está inspirado en la reconfiguración de las proteínas, es decir, la capacidad de modificar su estructura y adoptar cualquier tipo de forma. Este robot, en reposo, tiene la forma de un gusano o una oruga, es decir, es totalmente recto, sin embargo, gracias a su estructura y a al pequeño motor que integra, es capaz de doblarse y adoptar distintas formas (y mantenerlas en ausencia de alimentación eléctrica).

El reto al que se enfrentaron los investigadores del MIT es bastante interesante y, seguramente, sirva como pistoletazo de salida a una nueva generación de robots mucho más flexibles y adaptables. Partiendo de un cuerpo mecanizado, los investigadores del MIT tuvieron que abordar el diseño de un nuevo tipo de motor que proporcionase versatilidad al dispositivo y pensaron en un motor electropermanente. ¿Y qué es un motor electropermanente? Un motor electro permanente está formado por un par de imanes, uno muy potente y fijo y otro algo más débil que, realmente, es un electroimán cuyo campo magnético se puede invertir jugando con la excitación eléctrica al que se somete. Dependiendo de la excitación eléctrica a la que se someta el segundo imán, el campo magnético resultante puede ser nulo o puede sumarse con la ventaja añadida que, una vez fijado el sentido en el electroimán, el conjunto puede seguir funcionando sin necesidad de alimentación eléctrica constante.

MIT Robot cambiar forma

Acoplando estos pequeños electromotores en unas piezas circulares, el robot es capaz de girar estas piezas y cambiar su forma en base a las distintas excitaciones eléctricas que reciben los motores que forman la estructura de este gusano mecánico.

Si bien el concepto puede parecer algo básico, esta simplicidad da pie a los investigadores a construir sistemas mucho más complejos y, sobre la mesa, tienen ya la idea de abordar escenarios en los que varias de estas estructuras interactúen entre sí para formar estructuras mucho más complejas (acoplando varios de estos mini-robots) a la vez que exploran cómo hacer que adopten formas prefijadas cumpliendo requisitos de optimización (mínimos movimientos y mínimo consumo de energía en la reconfiguración de la forma de los robots).

La senda que dibuja el MIT, salvando las distancias, me hace recordar los Replicantes de Stargate SG-1, es decir, pequeñas piezas que se unen adoptando estructuras más complejas emulando patrones complejos algo que ya nos mostró el MIT hace unos meses en otro proyecto bastante singular en el que pequeños robots se unían para formar piezas complejas.

Fuente:

ALT1040

22 de junio de 2012

Imanes para limpiar derrames de crudo


Científicos británicos diseñaron una molécula que puede hacer emulsiones magnéticas, un avance con el potencial de revolucionar la industria química.

Utilización de un imán para mover una emulsión magnética Foto: gentileza Julian Eastoe

Un imán es utilizado para hacer desplazar una emulsión magnética. Foto: gentileza Julian Eastoe

Las emulsiones son mezclas de líquidos que normalmente no se mezclan, como el aceite y el agua. Son muy comunes en la industria química y también en muchos productos del día a día. La mantequilla, la margarina y la mayonesa son emulsiones.
 
La molécula desarrollada por los investigadores actúa como un emulsionante, recubriendo las partículas de crudo y permitiendo la mezcla de líquidos.
Lo crucial es que la molécula responde a campos magnéticos, por lo que podría ser utilizada para retirar el crudo tras un derrame.

El nuevo estudio es la continuación del trabajo realizado por el mismo equipo que presentó en enero el primer jabón magnético, un jabón con átomos de hierro que responde a imanes. Eso significa que tanto el jabón como los materiales que disuelve pueden ser extraídos fácilmente aplicando un campo magnético.

La tecnología descrita divulgada ahora tiene aplicaciones prácticas y puede ser utilizada en la limpieza de vertidos de petróleo, asegura Julian Eastoe, profesor de la Universidad de Bristol y coautor del trabajo.

"Con emulsiones magnéticas es posible "succionar" las gotas de crudo con un imán. Esto permite una extracción del petróleo vertido en forma mucho más eficiente que con los dispersantes normales", dijio Easton a BBC Mundo.

"Estamos haciendo emulsiones esencialmente con agua de mar y los tipos de crudos que se verían normalmente en un derrame y podemos manipularlos utilizando un campo magnético".

Moléculas magnéticas

Limpieza de un derrame de crudo

Las nuevas moléculas podrían utilizarse para limpiar derrames de crudo.

En el corazón de ambas ideas están los llamados surfactantes o tensoactivos, sustancias que cambian la tensión superficial en la superficie de contacto entre dos líquidos insolubles uno en otro. Estos surfactantes (surfactants en inglés, abreviación de surface-active agents o agentes de acción superficial) están basados en átomos metálicos que responden a campos magnéticos.

Los surfactantes son cadenas largas de átomos. Un extremo de estas moléculas es hidrófilo, es decir tiene afinidad al agua y se acerca a ella, y el otro extremo es hidrófobo, es decir, repele el agua.
En una mezcla que incluye agua y sustancias oleosas, las moléculas rodean las burbujas de aceite, alineándose con sus extremos hidrófilos en dirección del agua.

Jabón magnético

El jabón magnético, que se ve en la foto como una gota atraída hacia un imán, fue un paso previo en la investigación.

Para lograr este efecto, Eastoe y sus colegas debieron cambiar su fórmula inicial, cambiando el componente magnético para hacerlo más activo y usando en algunos casos en lugar de hierro un elemento denominado gadolinio.

"Para hacer una emulsión es necesario mezclar aceite y agua con un estabilizador (jabón, un surfactante o un dispersante). Las emulsiones normales no son magnéticas, pero usando un surfactante magnético en lugar de un estabilizador tradicional, podemos hacer que las gotas del surfactante sean magnéticas y se adhieran a las gotas de aceite lo que explica por qué éstas también se vuelven magnéticas", explicó Eastoe.

Las moléculas magnéticas crean emulsiones aún cuando se agregan en cantidades pequeñas a surfactantes, lo que facilita sus aplicaciones industriales.

"Estamos ahora trabajando con el sector industrial para llevar esta tecnología al mercado lo antes posibles. 

Los surfactantes magnéticos podrían ser utilizados en el correr de un año y son baratos", dijo Eastoe a BBC Mundo.

El investigador también señaló que la preparación simple de las moléculas magnéticas significa que podrían utilizarse en el futuro para aplicar medicinas a sitios específicos del cuerpo humano utilizando campos magnéticos.

El estudio fue publicado en la revista Soft Matter

Fuente:

BBC Ciencia


Contenido relacionado

13 de septiembre de 2011

Cómo construir un antiimán que anula el campo magnético


Investigadores de la Universitat Autónoma de Barcelona (UAB) han publicado una fórmula para construir un antiimán que anula el campo magnético y que permitiría practicar resonancias magnéticas a personas con marcapasos, así como controlar la presencia de un campo magnético en dispositivos tecnológicos.

La fórmula, publicada en 'New Journal of Physics', cumple los objetivos de que el campo magnético generado por un objeto rodeado por el antiimán no pueda salir al exterior, de que todo aquello rodeado por el antiimán esté completamente protegido de los campos exteriores y de que, además, sea indetectable.

La receta, que se puede llevar a cabo con tecnología existente, se basa en la superposición en capas de materiales con distintas propiedades magnéticas, formando lo que se conoce como metamaterial.

Consiste en una capa interna superconductora recubierta de diversas capas de un material ferromagnético, separadas por aire o por cualquier material sin propiedades magnéticas.

Los expertos han significado que este dispositivo puede tener diversas formas geométricas y puede aislar prácticamente todo el campo magnético aunque el espacio no sea completamente cerrado, lo que abre la puerta a diversas aplicaciones prácticas en medicina.

El magnetismo es clave en la ciencia y la tecnología, teniendo en cuenta que el 99% de la energía consumida se genera gracias a los campos magnéticos dentro de las turbinas de centrales térmicas, nucleares y eólicas.

Pese a que los expertos conocen bien cómo crear magnetismo, el último gran reto ha sido el de conseguir anularlo cuando es necesario

Fuente:

Europa Press

28 de febrero de 2011

El polo Norte: ¿Geogräfico o Magnético?

Ya hemos visto las características geográficas de la zona sobre la Tierra, a la que denominamos polo Norte. Pero ¿por qué los científicos afirman que el polo Norte exacto, como un punto sobre la superficie, no existe? Resulta que cuando nos referimos al polo Norte podemos estar hablando del polo Norte geográfico o del polo Norte magnético, y cada uno está en puntos diferentes sobre la Tierra. Entonces, ¿dónde esta el verdadero Norte? Veamos qué es lo que pasa.


¿Qué es el magnetismo?



El magnetismo se puede definir como un fenómeno que ocurre a todos los átomos en desequilibrio, es decir, a aquellos que no tienen igual número de electrones y protones para contrarrestar las fuerzas electromagnéticas positivas y negativas. Un elemento en la naturaleza que contiene una cantidad considerable de átomos en desequilibrio es el hierro (Fe), por lo que la acumulación de este en un lugar puede generar un alto magnetismo a su alrededor.


Campo magnético de la Tierra

La manera más fácil de describir lo que sucede con el campo magnético de la Tierra es imaginándose que ésta funciona como un imán gigante. Todos los imanes contienen dos polos magnéticos opuestos denominados Norte y Sur, y entre ambos polos se crean líneas de fuerza que siempre van cerradas. En el caso de la Tierra, los polos Norte y Sur magnéticos no corresponden exactamente a las zonas geográficas con el mismo nombre. Se cree que el origen de estos campos magnéticos puede ser una combinación entre los efectos de la rotación y las corrientes de convección que se originan por el calor del núcleo de la Tierra.



El Norte Magnético



Hoy en día el polo Norte magnético de la Tierra se localiza a 1.600 km del polo Norte geográfico, es decir, del que hablamos en nuestro artículo anterior. Actualmente este polo magnético se encuentra en una isla denominada Bathurst en la parte septentrional de Canadá. El norte magnético es aquel que marca cualquier brújula, y si estuvieras parado justo encima de él, una brújula puesta horizontal comenzaría a dar vueltas incesantemente, mientras que una vertical marcaría hacia abajo.


Cuando el polo Norte magnético estuvo en el Sur



¡Sí! ¡El Norte estuvo alguna vez en el Sur! ¿Cómo así? Pues resulta que el campo magnético de la Tierra no siempre ha sido el mismo, y ha variado durante el curso de las eras geológicas. A esto se le llama variación secular. Según estudios realizados en rocas muy antiguas que guardan registro de la orientación magnética de la Tierra, han existido épocas en las que el magnetismo planetario se ha reducido a cero y luego se ha invertido. Es así como en algún momento, el polo Sur actual fue el Norte de nuestro planeta. Estas inversiones del campo magnético han ocurrido por lo menos veinte veces, y la más reciente fue hace 700.000 años. Se calcula que la próxima inversión del magnetismo terrestre se producirá en unos 2.000 años, ya que lentamente se ha venido reduciendo la fuerza del actual campo magnético de la Tierra.

Fuente:

DINI

17 de junio de 2009

Diseñan un motor cuántico ¡formado sólo por dos átomos!

Jueves, 18 de junio de 2009

¿Qué es un motor eléctrico?

Es importante comprender como funciona un motor eléctrico para saborear mejor el artículo de hoy. Ante todo es importante saber que un motor es una máquina que transforma energía eléctrica en energía mecanica ¿y que es la energía mecánica?, pues simplemente queremos decir que el motor transforma la energía eléctrica en movimiento, o sea los motores pueden mover muchas cosas desde ventiladores hasta aeroplanos, desde juguetes hasta maquinarias de excavación.

¿Cómo funciona un motor eléctrico?

Para entender cómo funciona un motor eléctrico, la clave es entender cómo funciona un imán. Un imán es la base de un motor eléctrico. Puede entender cómo funciona un motor si se imagina el siguiente escenario. Digamos que usted creó un imán simple envolviendo 100 veces alambre alrededor de un tornillo y conectándolo a una batería. En tornillo se convertirá en un imán y tendrá un polo norte y sur mientras la batería esté conectada.

Ahora digamos que usted toma el tornillo imán, coloca un eje en la mitad, y lo suspende en la mitad de la herradura del imán como se muestra en la figura siguiente. Si usted fuera a atar una batería al imán de tal forma que el extremo norte del tornillo que se muestra, la ley básica del magnetismo le dirá que pasará: el polo norte del imán será repelido del extremo norte de la herradura del imán y atraída al extremo sur de la herradura del imán. El exremo sur del imán será repelido de forma similar. El tornillo se movería una media vuelta y se colocaría en la posición mostrada.

Puede ver que este movimiento de media-vuelta es simple y obvio porque naturalmente los imanes se atraen y repelen uno al otro. La clave para un motor eléctrico es entonces ir al paso uno así que, al momento en que ese movimiento de media vuelta se complete, el campo del electroimán cambie. El cambio hace que el electroimán haga otra media vuelta. Usted cambia el campo magnético simplemente cambiando la dirección del flujo de electrones en el alambre (se logra esto moviendo la batería). Si el campo del electroimán cambia justo en el momento de cada media vuelta, el motor eléctrico girará libremente.

¿Cómo construir un motor eléctrico?

Ahora te invitamos a crear un motor, es muy sencillo, sñolo dale click a este enlace: Taller: ¿Cómo hacer un motor eléctrico? Fuente: SalonHogar



En este video se ve, de manera sencilla y con materiales económicos, la construcción del motor eléctrico:



Si deseas conocer un poco de historia no te puedes perder esta biografía de Faraday, ¿quién era él?, pues era un fanático de los imanes, y además refelexionaba mucho sobre la relación entre los imanes y la electricidad. Se considera a Michael Faraday el creador del generador eléctrico.



Y también es sumamente interesante conocer la vida de Joseph Henry, el auténtico creador del motor eléctrico. Inclusive el podría haber sido el padre del generador, pero nunca gustó de patentar sus ideas, el creía que la ciencia debía de estar al servicio de la Humanidad.



¿Qué es un generador eléctrico?

Recordemos que dijimos al principio que un motor eléctrico convierte la energía eléctrica en energía mecánica. Y un generador eléctrico realiza el proceso inverso, o sea convierte la energía mecánica en energía eléctrica. Su mismo nombre lo indica el generador genera energía eléctrica. Para finalizar los dejo con un video, es la explicación más didáctica que he podido encontrara al respecto.



Un grupo de físicos de la Universidad de Augsburgo, en Alemania, ha diseñado un motor que está formado por sólo dos átomos ultra-fríos que se moverían atrapados dentro de un anillo de luz láser. Aunque todavía este motor existe únicamente como idea, los científicos aseguran que hoy día ya se podría fabricar. Por otro lado, su funcionamiento ha sido demostrado mediante complejos cálculos. Físicos y otros científicos señalan el interés de la idea, aunque aún quedan grandes cuestiones por resolver, entre ellas, las de su aplicación práctica.

Por Yaiza Martínez.

Motor cuántico atómico formado por dos átomos ultra-fríos atrapados en un entramado ótpico con forma de anillo. El átomo con la flecha estaría cargado magnéticamente. Fuente: Physical Review Letters.

El primer motor eléctrico de la historia fue creado hace cerca de dos siglos y, en las últimas décadas, científicos e ingenieros han trabajado para construir motores cada vez más pequeños.

Ahora, un equipo de físicos teóricos ha ideado una versión del clásico motor eléctrico giratorio… fabricada con tan sólo dos átomos.

Según se explica en la revista Science, este motor consistiría en un anillo de luz portador de dos átomos ultra-fríos. Sus creadores aseguran que la máquina cuántica podría fabricarse ya en la actualidad, incluso a pesar de que ni siquiera ellos pueden explicar del todo su funcionamiento.

Átomos atrapados en luz

A escala macroscópica, un motor eléctrico rotatorio es una máquina que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Estas máquinas se componen principalmente de dos partes: un estator o parte fija, que da soporte mecánico, y un rotor.

Los físicos Alexey Ponomarev, Peter Hänggi y Stanislav Denisov, de la Universidad de Augsburgo, en Alemania, han ideado el equivalente atómico o de mecánica cuántica de un motor de este tipo.

Su máquina consistiría en una serie de puntos de luz láser que formarían un círculo. Estos puntos de luz láser atraparían en su interior dos átomos ultra-fríos.

Según explica la revista Futura-Sciences, atrapar átomos ultra-fríos usando fotones (las partículas elementales de la luz) es una técnica bien conocida, por ejemplo, para fabricar relojes atómicos, cuyo funcionamiento se basa en la frecuencia de una vibración atómica.

Sin embargo, hasta ahora nadie había imaginado que este sistema pudiera ser utilizado también para generar un trabajo mecánico.

Portador e iniciador

Los átomos ultra-fríos atrapados por la luz serían dos átomos distintos. El primero de ellos, al que los físicos han bautizado como “portador” perdería un electrón y, por tanto, quedaría cargado eléctricamente. Es decir, sería “portador” de una corriente.

El segundo átomo, que sería neutro, por tanto, carecería de carga eléctrica serviría como “iniciador” o “arrancador” cuántico, explican los físicos en un artículo aparecido en Physical Review Letters.

En un motor eléctrico convencional, es la corriente eléctrica la que genera el movimiento de éste. En el caso del motor atómico, los científicos planean aplicar al sistema compuesto por estos átomos y la luz láser un campo eléctrico perpendicular al plano del anillo luminoso para poner el motor “en marcha”.

Dicho campo eléctrico provocaría inicialmente el movimiento del átomo “portador” pero, como nos encontramos en el nivel cuántico de la materia, éste no se movería siguiendo la trayectoria circular que pudiera seguir, por ejemplo, una bola.

Al ser una partícula cuántica, el movimiento del átomo “portador” debería ser considerado como una onda, es decir, que su posición vendría descrita sólo por la probabilidad.

Empujón atómico

Pero para que el átomo “portador” llegue a moverse se necesita no sólo este campo eléctrico, sino también el átomo “iniciador”.

Según explican los físicos, al aplicar el campo magnético al sistema, incidirían sobre éste ondas de igual fuerza que girarían alrededor del anillo en dos direcciones. La simetría de dichas ondas en un sentido u otro, provocaría que el movimiento global del átomo “portador” fuera igual a cero o nulo.

Por eso es necesario el segundo átomo, el “iniciador”, para que el “portador” se mueva. Este átomo sería el que permitiese el movimiento. Al no tener carga eléctrica alguna, provocaría una asimetría en las ondas energéticas, y funcionaría como un “empujón” para el “portador”.

Por último, para que el motor no sólo empiece a moverse sino también siga girando, el campo magnético aplicado debería oscilar según un patrón específico.

Esto que parece tan complicado funciona perfectamente en los cálculos realizados por los físicos, y todo a pesar de que incluso ellos reconocen no comprender completamente el papel del átomo “iniciador” en el proceso descrito.

Interés y aplicaciones

Según Sergej Flach, un físico del Instituto Max Planck de Alemania, teóricamente este desarrollo es muy interesante, aunque experimentalmente aún queden grandes cuestiones por resolver.

Para Roland Ketzmerick, otro físico teórico de la Universidad Técnica de Dresden, la idea del motor de dos átomos y luz está relacionada con largas configuraciones a modo de cadena de luz y átomos denominadas ratchets cuánticas. Ketzmerick señala el gran atractivo del diseño.

¿Pero para qué podría servir un motor tan pequeño? De momento para nada, publica Futura-Science. Sin embargo, su fabricación resulta de gran interés tanto en el plano teórico como en el plano experimental.

Fuente:

Tendencias 21

2 de noviembre de 2008

Experimentos: Motor Eléctrico

Experimentos: Motor Eléctrico

Construya su propio motor eléctrico con sólo una pila, imanes, imperdibles (alfileres de gancho) y un poco de alambre de cobre. Toma sólo un minuto para construir, pero le mantendrá hipnotizados durante horas. Una manera excelente, sencilla y divertida de comprender el funcionamiento de un motor eléctrico.



Bien, si usted pensó que este experimento es sencillo pues... ¡se equivocó! Esxiste una manera mucho más sencilla de crear un motro eléctrico: se denomina un motor homopolar debido a que el campo magnético no cambiar de dirección. Es probablemente el más simple de motor que usted posiblemente puede hacer.



Si el tema le interesa entonces usted tiene que conocer la vida y obra de Michael Faraday y de Joseph Henry:

Biografías: Michael Faraday y Joseph Henry

Además en el enlace encontrará otros experimentos.

Saludos:

Leonardo Sánchez Coello
Profesor de Educación Primaria

27 de agosto de 2008

Michael Faraday y Joseph Henry

Biografías:

Michael Faraday y Joseph Henry


Conocer Ciencia
en la Televisión

Las vidas de M. Faraday y Joseph Henry tienen muchos elementos en común. Los dos provenían de familias muy humildes y se vieron obligados a trabajar desde muy jóvenes por lo que no pudieron seguir sus estudios. Henry fue aprendiz de relojero a los trece años (Faraday lo sería de encuadernador también a esa misma edad).

Como Faraday, Henry se interesó por el experimento de Oersted y, en 1830, descubrió el principio de la inducción electromagnética, pero tardó tanto tiempo en publicar su trabajo que el descubrimiento se le concedió a Faraday.



Faraday descubrió el generador eléctrico y Henry el motor eléctrico. Gracias a ellos tenemos electricidad en nuestros hogares y miles de maquinarias y artefactros que funcionan con la energía electrica

Conocer los invita a conocer la vida, y los descubrimientos, de estos dos grandes científicos:


Michael Faraday


Joseph Henry

Ahora les presento un experimento donde se pueden realizar experiencias con imanes y con electricidad, experimentos similares a este eran realizados por Faraday y por Henry...



Y en este video usted aprenderá a construir un electroiman con un clavo, alambre de cobre y una pila de 1,5 voltios:


Build An Electromagnet! - The most popular videos are here



Esperando sus comentarios me despido:


Leonardo Sánchez Coello
Profesor de Educación Primaria
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