1.6 CIN2014 A2015 8- Física PDF

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sistema de permutacion cuantica...

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MOTOR MAGNÉTICO PERPETUO. ENERGÍA INAGOTABLE Clave: CIN2014A20158 CENTRO UNIVERSITARIO MEXICO Autores: López González Adrián Yahir Melo Jiménez Enrique Muñoz de Yta Humberto Asesor: Flores Téllez Jesús Área de conocimiento: Físico Matemáticas y de las Ingenierías Disciplina: Física Tipo de investigación: Experimental México D.F 20/02/2014

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RESUMEN El motor magnético perpetuo, construido con imanes, madera y una barra de metal, funciona al invertir las polaridades de los imanes adheridos al sistema. Estos al repelerse hacen girar la barra de metal y el trabajo o giro de la barra hace que los engranes en los que está pegada puedan dar vuelta. Este movimiento seguirá hasta que los imanes pierdan su poder o magnetismo; lo cuña serían cientos de años. Nuestro proyecto tiene la intención de utilizar la fuerza magnética para generar una máquina cercana a las máquinas perpetuas ideales del pasado que permita producir energía eléctrica. The perpetual magnetic engine, made of magnets, wood and a metal bar, works reversing the polarities of each magnet stuck to the system. The metal bar is attached to some gears, and when the magnets repel each other, the metal bar begins to turn around with the gears. This movement will be perpetual, it will stop when the magnets lose their power or magnetism, which would be in thousands of years. Our project´s intention is using the magnetic force to generate electric energy like many machines of the past. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA A lo largo del tiempo, el hombre ha utilizado diversos métodos para producir energía para diferentes actividades, utilizando en la mayoría de los casos, combustibles que producen monóxido de carbono, hidrocarburos, óxidos de azufre y más raramente óxidos de nitrógeno. Estos productos de la combustión tienen efectos nocivos tanto a la salud de las personas como al medio ambiente. Los motores que se usan actualmente para producir energía mecánica son de combustión interna, como es el caso de los automóviles o externa como el motor de Stirling, ambos produciendo una cantidad considerable de contaminantes. Por lo tanto, una alternativa de producir energía libre de contaminantes es por medio de la energía inagotable del magnetismo, la cual, además de ser limpia, puede durar más tiempo y a largo plazo puede ser más económica su aplicación en un motor. Por lo que proponemos diseñar un motor basado en solo campos magnéticos que permitan producir movimiento permanente en un dispositivo. HIPÓTESIS Si logramos encontrar la distribución adecuada de campos magnéticos entre imanes permanentes colocados en dos planos rotatorios que interactúan, entonces se podrá generar un movimiento permanente de los planos rotatorios a partir de un impulso inicial que será utilizado en un sistema de transmisión mecánica conectado a uno de los planos rotatorios, generando energía mecánica reutilizable. OBJETIVOS GENERALES Construir un prototipo de un motor magnético que mantenga su movimiento exclusivamente de la interacción entre campos magnéticos, el cual dará impulso a un sistema de transmisión mecánica produciendo la energía necesaria para realizar un movimiento de manera permanente.

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FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA Magnetismo Existe en la naturaleza un mineral llamado magnetita o piedra imán que tiene la propiedad de atraer el hierro, el cobalto, el níquel y ciertas aleaciones de estos metales. Esta propiedad recibe el nombre de magnetismo. Los imanes Un imán es un material capaz de producir un campo magnético exterior y atraer el hierro (también puede atraer al cobalto y al níquel). Los imanes que manifiestan sus propiedades de forma permanente pueden ser naturales, como la magnetita (Fe3O4) o artificiales, obtenidos a partir de aleaciones de diferentes metales. Podemos decir que un imán permanente es aquel que conserva el magnetismo después de haber sido imantado. En un imán la capacidad de atracción es mayor en sus extremos o polos. Estos polos se denominan norte y sur, debido a que tienden a orientarse según los polos geográficos de la Tierra, que es un gigantesco imán natural. La región del espacio donde se pone de manifiesto la acción de un imán se llama campo magnético. Este campo se representa mediante líneas de fuerza, que son unas líneas imaginarias, cerradas, que van del polo norte al polo sur, por fuera del imán y en sentido contrario en el interior de éste; se representa con la letra B. Desde hace tiempo es conocido que una corriente eléctrica genera un campo magnético a su alrededor. En el interior de la materia existen pequeñas corrientes cerradas debidas al movimiento de los electrones que contienen los átomos, cada una de ellas origina un microscópico imán o dipolo. Cuando estos pequeños imanes están orientados en todas direcciones sus efectos se anulan mutuamente y el material no presenta propiedades magnéticas; en cambio si todos los imanes se alinean actúan como un único imán y en ese caso decimos que la sustancia se ha magnetizado. Imantar un material es ordenar sus imanes atómicos. El magnetismo es producido por imanes naturales o artificiales. Además de su capacidad de atraer metales, tienen la propiedad de polaridad. Los imanes tienen dos polos magnéticos diferentes llamados Norte o Sur. Si enfrentamos los polos Sur de dos imanes estos se repelen, y si enfrentamos el polo sur de uno, con el polo norte de otro se atraen. Otra particularidad es que si los imanes se parten por la mitad, cada una de las partes tendrá los dos polos. Cuando se pasa una piedra imán por un pedazo de hierro, éste adquiere a su vez la capacidad de atraer otros pedazos de hierro. La atracción o repulsión entre dos polos magnéticos disminuye a medida que aumenta el cuadrado de la distancia entre ellos. Campo magnético Se denomina campo magnético a la región del espacio en la que se manifiesta la acción de un imán. Un campo magnético se representa mediante líneas de campo. Un imán atrae pequeños trozos de limadura de hierro, níquel y cobalto, o sustancias compuestas a partir de estos metales (ferromagnéticos).

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La imantación se transmite a distancia y por contacto directo. La región del espacio que rodea a un imán y en la que se manifiesta las fuerzas magnéticas se llama campo magnético. Las líneas del campo magnético revelan la forma del campo. Las líneas de campo magnético emergen de un polo, rodean el imán y penetran por el otro polo. Fuera del imán, el campo está dirigido del polo norte al polo sur. La intensidad del campo es mayor donde están más juntas las líneas (la intensidad es máxima en los polos). El magnetismo está muy relacionado con la electricidad. Una carga eléctrica está rodeada de un campo eléctrico, y si se está moviendo, también de un campo magnético. Esto se debe a las “distorsiones” que sufre el campo eléctrico al moverse la partícula. El campo eléctrico es una consecuencia relativista del campo magnético. El movimiento de la carga produce un campo magnético. En un imán de barra común, que al parecer esta inmóvil, está compuesto de átomos cuyos electrones se encuentran en movimiento (girando sobre su órbita. Esta carga en movimiento constituye una minúscula corriente que produce un campo magnético. Todos los electrones en rotación son imanes diminutos. Materiales Ferromagnéticos Los materiales ferromagnéticos, compuestos de hierro y sus aleaciones con cobalto, tungsteno, níquel, aluminio y otros metales, son los materiales magnéticos más comunes y se utilizan para el diseño y constitución de núcleos de los transformadores y maquinas eléctricas. En un transformador se usan para maximizar el acoplamiento entre los devanados, así como para disminuir la corriente de excitación necesaria para la operación del transformador. En las maquinas eléctricas se usan los materiales ferromagnéticos para dar forma a los campos, de modo que se logren hacer máximas las características de producción de par. Estos materiales han evolucionado mucho con el paso del tiempo lo que implica más eficiencia, reducción de volúmenes y costo, en el diseño de transformadores y maquinas eléctricas. Los materiales ferromagnéticos poseen las siguientes propiedades y características que se detallan a continuación. Propiedades de los materiales ferromagnéticos. 1. Aparece una gran inducción magnética al aplicarle un campo magnético. 2. Permiten concentrar con facilidad líneas de campo magnético, acumulando densidad de flujo magnético elevado. 3. Se utilizan estos materiales para delimitar y dirigir a los campos magnéticos en trayectorias bien definidas. 4. Permite que las maquinas eléctricas tengan volúmenes razonables y costos menos excesivos. Características de los materiales ferromagnéticos. Los materiales ferromagnéticos se caracterizan por uno o varios de los siguientes atributos: Pueden imantarse mucho más fácilmente que los demás materiales. Esta característica viene indicada por una gran permeabilidad relativa m /m r. Tienen una inducción magnética intrínseca máxima Bmax muy elevada.

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Se imanan con una facilidad muy diferente según sea el valor del campo magnético. Este atributo lleva una relación no lineal entre los módulos de inducción magnética (B) y campo magnético. Un aumento del campo magnético les origina una variación de flujo diferente de la variación que originaría una disminución igual de campo magnético. Este atributo indica que las relaciones que expresan la inducción magnética y la permeabilidad (m) como funciones del campo magnético, no son lineales ni uniformes. Conservan la imanación cuando se suprime el campo. Tienden a oponerse a la inversión del sentido de la imanación una vez imanados. Ley de Faraday En 1831 Faraday descubrió la inducción electromagnética, y el mismo año demostró la inducción de una corriente eléctrica por otra. Durante este mismo periodo investigó los fenómenos de la electrólisis y descubrió dos leyes fundamentales: 1) Que la masa de una sustancia depositada por una corriente eléctrica en una electrólisis es proporcional a la cantidad de electricidad que pasa por el electrólito. 2) Que las cantidades de sustancias electrolíticas depositadas por la acción de una misma cantidad de electricidad son proporcionales a las masas equivalentes de las sustancias. También demostró que un recinto metálico (caja o jaula de Faraday) forma una pantalla eléctrica. Sus experimentos en magnetismo le llevaron a dos descubrimientos de gran importancia. Uno fue la existencia del diamagnetismo y el otro fue comprobar que un campo magnético tiene fuerza para girar el plano de luz polarizada que pasa a través de ciertos tipos de cristal. Ley de Lenz Cuando una corriente empieza a circular por un conductor, se genera un campo magnético que parte del conductor. Este campo atraviesa el propio conductor e induce en él una corriente en sentido opuesto a la corriente que lo causó. En un cable recto este efecto es muy pequeño, pero si el cable se arrolla para formar una bobina, el efecto se amplía ya que los campos generados por cada espira de la bobina cortan las espiras vecinas e inducen también una corriente en ellas. MOVIMIENTO CIRCULAR VARIADO: Una partícula “m” se mueve con movimiento circular uniforme cuando su velocidad angular “W” es constante. Por lo tanto, al moverse sobre una circunferencia de radio R, recorre arcos iguales en tiempos iguales y el radio vector correspondiente describe ángulos iguales en tiempos iguales. Es decir, considerando la figura:

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Los arcos: AB=BC=CD y los ángulos: φ1 =φ2 =φ 3…, lo que implica que: a) rapidez constante: V1 =V 2 =V3…. (módulo de la velocidad es constante = ) b) velocidad angular constante: Luego en el movimiento circular uniforme tanto la rapidez tangencial como la velocidad angular son constantes. Pero si la partícula se mueve de modo que varíe tanto su rapidez tangencial como su velocidad angular, el movimiento es variado. Cuando esta variación es constante, o sea, es la misma en el mismo intervalo de tiempo, el movimiento se llama UNIFORMEMENTE VARIADO. Supongamos Para la siguiente figura que el intervalo de tiempo entre A y B, B y C, C y D y D y E es el mismo, Con lo cual podemos escribir: Arcos: AB...