¡¡¡Gran Desafío!!!

¡¡¡SE REGALA PUNTAJE!!!

En clase, construí un motor eléctrico bipolar (de corriente continua) con partes de desecho e ítemes caseros (un corcho de nuestro buen vino, un par de tornillos de hierro, una caja de chocolates, baterías de 9V, alambre de cobre esmaltado, láminas de cobre, imanes, cinta adhesiva y un par de clavos), para que Uds. vieran cómo la acción del campo magnético sobre corrientes eléctricas nos permite construir máquinas útiles. 

Pese a funcionar muy bien, este sencillo motor tiene una pequeña falencia: para empezar a rotar, las bobinas deben estar en posición ortogonal con respecto del campo magnético generado por los imanes. El primero de ustedes que construya un motor eléctrico, el cual parta automáticamente sin necesidad de empujar el rotor al comienzo, ganará 5 décimas en la nota de presentación a examen.

Las condiciones son las siguientes:

• Todo el motor debe ser confeccionado por usted. No puede utilizar ninguna parte de un motor eléctrico pre-existente.
• El motor debe ser de corriente continua (debe usar baterías)
• Puede mostrarme el motor en mi oficina, pero también debe mostrar el motor funcionando en clase y explicar como funciona al curso.
• Queda fuera de las posibilidades el motor homopolar que ya les mostré en clase (como por ejemplo el de una espira de cobre o un tornillo, una pila e imanes de Neodimio que está en los siguientes videos).
  
  
  

Algunas ayudas:

• El alambre esmaltado necesario para hacer lo embobinados se puede comprar en tiendas de artículos eléctricos y electrónica. Puede ser un poco caro si sólo se puede comprar en rollos de gran volumen, en mi oficina tengo alambre esmaltado para los que necesiten.
• Para quitar la resina protectora del alambre esmaltado en las partes en donde es necesario hacer contacto, se puede utilizar una lija fina (con mucho cuidado de no cortar el alambre) o bien fuego y después arrancar con la uña la resina quemada.
• Las láminas de cobre se pueden comprar en librerías, son baratas.
  

Ánimo futuros Faradays!!! No es tan díficil como parece, sólo requiere paciencia, persistencia y pensar con mucho cuidado en lo que están haciendo. Pueden consultar con gente, buscar en libros, en internet, etc. La idea es ayudar a algunos de ustedes que quizás tienen una comprensión intuitiva de como funciona el electromagnetismo, pero no se sienten de lo más cómodos con las matemáticas, tal como le pasaba a Faraday.

¡Certamen 2 el Miércoles 20/05/2009!

En el certamen se evaluaron los capítulos 3,4,5 y 6 del Serway Vol. II. Les dejo una versión renovada del resumen con los puntos más importantes AQUÍ.

En el certamen consideramos un modelo sencillo de precipitador electroestático, una máquina utilizada para purificar el aire en las chimeneas de las industrias. Si quieres revisar la pauta, haz click en la figura de arriba.
Los procesos de producción industrial afectan gravemente el ambiente y las sociedades humanas por que están formulados bajo las hipótesis incorrectas. Si quieren ver "todo aquello que siempre quise saber sobre cómo funciona el mundo y nunca me contaron" les aconsejo que vean el siguiente documental, "La historia de las cosas". Es excelente, apenas dura media hora y les va a dar una perspectiva que rara vez encontrarán en otra parte (¡ojo que tiene subtítulos en español!):

Se me estaba olvidando, este viernes no habrá clases. El próximo miércoles empezamos con materia nueva: el campo magnético. Asegúrese de asistir para que no quede perdido.

¡Test 2 el 13/05/2009!

He estado mirando sus test, y en promedio me parece que están bastante bien, pronto tendré las notas... por mientras, les dejo la pauta del Test 2 AQUÍ.

Parte 8: Corriente y Resistencia

Poco a poco, empezamos a romper con los límites de la electroestática. Las cargas eléctricas fluirán de un punto a otro a través de la materia; bajo estas condiciones, el campo eléctrico ya no se anulará dentro de los conductores.

Pero las cargas, al trasladarse dentro de la materia, sufren violentos choques contra la estructura atómica. Debido a este bombardeo de electrones, los átomos del material a través del cual fluye la electricidad oscilarán violentamente. Esto es lo que queremos decir con que el material se calienta.Cuando la temperatura conseguida de esta forma es lo suficientemente alta, el material caliente emitirá luz visible. Esto es precisamente lo que sucede en la que es quizás la máquina eléctrica más emblemática de todas: la lámpara incandescente.
La invención de esta máquina es atribuída (aunque con bastante polémica) a uno de los inventores más prolíficos de todos los tiempos: Thomas Alva Edison, en 1879.
Sin embargo, todo esto no siempre es así. En 1911, un físico holandés, Heike Kamerlingh Onnes, estaba estudiando como cambiaba la resistividad del mercurio a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273,15ºC). Cuando estaba bajando la temperatura del mercurio en su laboratorio, encontró que a -269ºC su resistividad súbitamente ¡se hacía cero!. No un número muy pequeño, o casi cero, sino cero de verdad. La electricidad podía fluir sin ninguna dificultad a través de la materia. El extraño fenómeno fue bautizado como superconductividad, pero el por qué sucede se vino a comprender razonablemente bien recién en los 50's. A bajísimas temperaturas, y en algunos materiales, los electrones se agrupan en pares, formando una “partícula” mayor llamada par de Cooper. Esta “partícula” no es para nada pequeña; ¡los electrones que la componen pueden estar separados por cientos de miles de átomos!. Aún más extraño, este par de Cooper no choca contra los átomos del material, ¡sino que los atraviesa como un fantasma!.

Estos materiales superconductores se utilizan en múltiples contextos, especialmente para generar poderosísimos campos magnéticos. Por ejemplo, imanes superconductores contienen el haz de partículas dentro del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) construído por el CERN. Esta es la mayor máquina jamás construida por el hombre (está constituída por un anillo de 27 km de largo, enterrado a una profundidad de 175 m entre las fronteras de Francia y Suiza). Esta máquina será utilizada para desentrañar algunos de los más grandes misterios de la física, sobre la estructura y el origen del Universo, y sobre los constituyentes más recónditos de la materia. De seguro Ud. pensará que todo esto es terriblemente complicado de comprender, pero hay una forma de hacerlo, ¡rapeando!. Los dejo aquí con uno de los hits musicales del momento: El Rap del LHC

En fin, un poco freak pero muy útil para aprender de qué se trata todo esto. Otro dato curioso: en estos instantes, Ud. está utilizando el internet. El internet fue creado en 1990 precisamente por lo científicos del CERN para poder compartir información generada en el acelerador de partículas. Su invención resultó ser tan efectiva, que en 1994 decidieron hacerla pública para toda la humanidad.

Parte 7: Capacitores

Esta parte del curso es sobre una máquina: el capacitor o condensador. Esta máquina es en cierto aspecto muy similar a otra máquina sumamente antigua: el arco y flecha. En un arco y flecha, se realiza trabajo (más o menos lentamente) sobre el sistema cuando se tensa el arco (que es lo que están haciendo los asirios de hace 27 siglos atrás en el bajorrelieve de más abajo). Todo este trabajo después se libera súbitamente al soltar la flecha, manifestándose como energía cinética.

Observemos que por supuesto, la energía siempre se conserva. Sin embargo, podemos cambiar la potencia, i.e., la velocidad con la que la energía se libera. Podemos guardar energía poco a poco, para liberarla rápidamente después.

Cuando trabajamos con cargas eléctricas, el capacitor es capaz de jugar un rol muy similar al del arco y flechas. El capacitor consiste de dos conductores en los que almacenamos cargas opuestas. Una vez cargado, posteriormente es posible crear un camino conductor entre los dos conductores originales, lo cual resulta en una súbita descarga eléctrica que libera la energía acumulada en el sistema.

Un ejemplo colosal (y malévolo) de todo esto es dado por la Máquina Z de los Laboratorios Sandia (no, no me olvidé del acento. Es el nombre del laboratorio, no la fruta). Esta máquina está siendo utilizada para el desarrollo de tecnologías fusión nuclear. Estas podrían utilizarse para generar energía limpia o (mucho más probablemente) para construír nuevas armas de fusión nuclear, que a diferencia de las armas nucleares convencionales, no generarían contaminación radiactiva (la idea es poder matar millones de personas más fácilmente, en forma rápida, barata y sin temor a contaminarse uno mismo o a aliados en los alrededores).

La foto que pueden observar más abajo viene dada por la descarga residual del Generador Marx de la Máquina Z. El Generador Marx es básicamente un conjunto de capacitores dispuestos en forma muy astuta, para liberar en forma súbita la enorme descarga que detonará la reacción de fusión nuclear.

"Las clases militares dirigentes están atrapadas en un horrible abrazo mutuo, en donde cada uno necesita del otro.

Sin embargo, el balance del terror es un balance delicado; con un margen muy pequeño para el error.

Y en el intertanto, el mundo se empobrece gastando medio millón de millones de dólares al año en preparativos para la guerra, empleando quizás la mitad de los científicos y tecnólogos especializados del planeta en empresas militares.

¿Cómo podríamos explicar todo esto

a un observador extraterrestre desapasionado?

¿Qué cuentas daríamos de nuestra administración del planeta?

Hemos escuchado las explicaciones dadas por las superpotencias. Sabemos quien habla por las naciones,

¿pero quién habla por la especie humana?

¿Quién habla por la Tierra?"

(Cosmos, Carl Sagan, 1934-1996)