Johann Carl Friedrich Gauss (que por cierto cumplió años hace nada). El príncipe de los matemáticos, y no por nada: contribuyó en teoría de números, análisis matemático, geometría diferencial, estadística, álgebra, geodesia, magnetismo, óptica… hasta tiene un premio con su nombre.
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Y en esa entrada me centraré en una de las
aplicaciones que tuvo su trabajo en uno de los campos mencionados: el
magnetismo. A muchos de los que hayan hecho física en 2º de bachiller
les debe sonar el tema de inducción (yo
le tenía pánico, sinceramente) pero para los que no hayan dado el tema,
haga mucho que lo han dado o simplemente les falta refrescar conceptos,
conviene dar unas pinceladas antes de proseguir (lo expondré a grosso modo, perdonadme físicos del mundo):
Coge un solenoide (un alambre en espiral, por ejemplo). Coge un imán. Haz pasar el imán por dentro del solenoide… ¡y voilà! corriente eléctrica, más concretamente corriente eléctrica inducida.
Obviamente, con un imán de los de andar por casa el efecto será muy
depreciable (habría que pasarlo a gran velocidad y que fuera potente).
El efecto recíproco también ocurre, esto es, haz pasar electricidad por
un solenoide e inducirás un campo magnético.
La inducción electromagnética (no confundir con la inducción matemática, de la que hablamos aquí) la descubrió y experimentó con ella el gran físico Michael Faraday, mientras que la ley que relaciona el campo magnético con el eléctrico es la que se conoce como ley de Ampère y
la mayoría de demostraciones matemáticas del efecto de campos
electromagnéticos corrieron de la mano de Gauss. Esto ha tenido
muchísimas aplicaciones (además de las cocinas de inducción, de aquí el nombre) incluidas algunas más claramente… peligrosas:
Sí, todo eso es una pistola
Llamada coilgun, pistola de Gauss, rifle de Gauss o cañón de Gauss,
este arma se basa en lo que hemos comentado arriba, en las
demostraciones que realizó Gauss en su día. La patente de este arma es
de Kristian Birkeland en
1900, un hombre conocido también por sus estudios sobre la Aurora
boreal. En principio, el funcionamiento no es complicado: una serie de
bobinas puestas una detrás de otra, por las que van pasando corriente
sucesivamente. Pongamos un proyectil ferromagnético al principio de esta
cadena. Al pasar la corriente por la primera bobina, esta creará un
campo magnético inducido que atraerá al proyectil. Se apaga, y se enciende
la segunda, haciendo que el proyectil siga y se acelere hacia la
segunda, y así sucesivamente hasta que no quedan bobinas y el proyectil
sale disparado. No es tan difícil… en principio.
Los electroimanes deben encenderse y apagarse en un momento muy preciso, debido al fenómeno físico de la histéresis.
Básicamente es que al desconectar la corriente eléctrica, unos momentos
después todavía podría atraer el proyectil desacelerándolo, lo
contrario de lo que se pretende. Por eso hay cañones de Gauss que
incluso llevan cronometraje electrónico para optimizar estos
inconvenientes.
Este trabuco (de
más de 4 kg de peso), en modo automático, dispara una media de 7,5
balas por segundo. La velocidad que alcanzan estas balas es de 39 metros
por segundo. Puede parece bastante a simple vista, pero tened en cuenta
que una bala típica del calibre 22 alcanza los 335 metros por segundo…
sin contar que por esto en ocasiones las balas tienden a desviarse.
Quizás por eso Birkeland no consiguió que su arma alcanzara fines
militares como metralleta (quitando de videojuegos como el Fallout o el Halo).
Como ventajas respecto a otras armas
tiene que, al no contar con pólvora, el único ruido perceptible es el de
las balas cuando alcanzan grandes velocidades, además de que puede ser
alargado indefinidamente añadiéndole más solenoides y consiguiendo así
que los proyectiles salgan a más velocidad. Hay incluso estudios, donde se comprueba cuales son las mejores condiciones para estos dispositivos. Si de momento no tiene fines militares… ¿para qué se usa? En
la actualidad, principalmente se suele utilizar para hacer prototipos
caseros (menos agresivos) con materiales casi de andar por casa. Una de
las propuestas de
utilización sería para lanzar objetos al espacio (tales como satélites)
pero sigue teniendo muchos inconvenientes técnicos de coste e
inestabilidad en el laboratorio.
Así que ahora ya lo sabéis… cuidadín con Gauss.
Fermat una vez contrarió a Gauss. El resultado: El último teorema de Fermat.
Pd: aquí os dejo un vídeo para que observéis los efectos del cañón de Gauss sobre unos cuantos objetos…
Fuente: