TFB-100 Fısica Biomecanica UNAH

Universidad Nacional Autonoma de Honduras

Facultad de CienciasEscuela de Fısica

Campo MagneticoAutores: Claudia Vallejo, Karen Elena Lopez, Nixon Ivan Izaguirre

1. Objetivos

1. Introducir la ley de los polos magneticos, ası como sus utilidades.

2. Ilustrar el comportamiento del campo magnetico.

3. Determinar el uso del campo magnetico en el area de la Terapia Fısica en Medicina.

2. Materiales y Equipo

1. Computadora con acceso a internet.

2. Simulacion de PHET sobre iman y brujula.Nota: Revisar en el procedimiento donde se detalla como se descargara o se verifica si setiene JAVA instalado

3. Marco Teorico

Al inicializar una simulacion sobre el campo magnetico terrestre se observaran lıneas que rodeanel planeta de polo a polo, como si el planeta Tierra fuese un enorme iman.Se puede concebir el magnetismo como la fuerza de atraccion o repulsion producida en algunas sustancias, enespecial por aquellas que contienen hierro u otros metales como nıquel y cobalto, esta fuerza es debida tantoal movimiento de cargas electricas (electrones), al movimiento intrınseco de los electrones (llamado espın) yla interaccion entre electrones, vale mencionar que el espın (del ingles “spin” que significa “girar”) se refierea una propiedad fısica de las partıculas subatomicas, por la cual toda partıcula elemental tiene un momentoangular intrınseco de valor fijo. Se trata de una propiedad intrınseca de la partıcula como lo es la masa o lacarga electrica.

Figura 1: Representacion de Lıneas de Campo.

Campo Magnetico 1

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Cualquier objeto que muestre propiedades magneticas es un magneto o iman, como por ejemplo una barrade hierro, que se muestra en la figura (1). Un iman tiene dos centros de magnetismo donde la fuerza se mani-fiesta con mayor intensidad, llamados polo Norte (N) y polo Sur (S). Al tener dos imanes se observa que polosdel mismo signo se repelen mientras que polos de distinto signo se atraen. Unas lıneas de fuerza magneticafluyen desde un polo hacia el otro, curvandose y rodeando al iman, denominandose campo magnetico al areacubierta por estas lıneas de fuerza.

No es posible aislar un polo de un iman, ya que si rompemos un iman, cada pieza o fragmento tendra supropio polo Norte y polo Sur. Tal caracterıstica se conoce como “La Ley de Gauss” o “Ley de la Inexistenciade Monopolos Magneticos”.(Figura 2)

Fragmento 1 Fragmento 2

Figura 2: La no Existencia de Monopolos Magneticos.

Tambien es importante considerar que las cargas en movimiento acelerado producen un campo magnetico.Es decir que no solo los imanes permanentes son capaces de generar un campo magnetico.

4. PROCEDIMIENTO

Una vez que estemos instalados en una computadora, debemos verificar la instalacion de JAVA. Natu-ralmente la mayorıa de las computadoras tienen JAVA instalado por default, sin embargo se recomiendaactualizar JAVA a su ultima version.

Dependiendo de la version de Windows desde donde se acceda, usted puede asegurarse de que su computadoratenga JAVA instalado simplemente buscandolo en el Panel de Control de Windows, o en el buscadorde Windows.

4.1. INSTALACION O ACTUALIZACION DE JAVA

Para instalar JAVA seguimos los siguientes pasos:

Campo Magnetico 2

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1. entrar a la pagina oficial de JAVA para descargas: https://www.java.com/es/download/, se debe verde esta manera:

2. Daremos click en Descargar inmediatamente aparecera la descarga:

3. Esperaremos a que termine la descarga del archivo, en este punto es muy probable (segun la versionde Windows que se tenga) que se nos haga una advertencia,preguntandonos si deseamos descargar elarchivo, si este es el caso, daremos click en la opcion de descargar de todos modos. Una vez elarchivo se haya descargado lo ejecutamos, se desplegara una ventana de instalacion como la siguiente:

Campo Magnetico 3

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4. Daremos click en instalar y nos aparecera la siguiente ventana, que indica que JAVA se esta instalando:

5. Al finalizar la instalacion, aparecera el siguiente mensaje, indicandonos que JAVA se ha instaladocorrectamente:

4.2. DESCARGA Y EJECUCION DE LA SIMULACION

Una vez tengamos instalado/actualizado JAVA en nuestra computadora, procedemos a des-cargar e instalar la simulacion

1. Nos dirigiremos a la siguiente direccion web: https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/magnet-and-compass, el navegador se debera ver ası:

2. Daremos click en Descargar apareciendos la descarga del archivo que contiene el simulador:

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3. Una vez la descarga haya terminado debemos buscar la ubicacion del archivo, podemos hacer estodirectamente desde la barra de descarga (depende de la version de Windows que se tenga) dando clicken Mostrar en carpeta:

4. Cuando ya tenemos la ubicacion del archivo veremos que tiene el logo de JAVA, solo bastarıa hacerdoble click en el mismo para correr la simulacion, sin embargo puede que a pesar de haber descargadoJAVA nuestra computadora no tenga JAVA de forma predeterminada, si este es el caso, nos apareceranuestro archivo con un logo de archivo comprimido y al hacer doble click sobre el nos dira que hay quedescomprimirlo, nuevamente, en este caso, para poder correrlo no necesitamos descomprimir nada,simplemente haremos click derecho, luego abrir con y nos saldra la opcion para abrirlo con JAVA, taly como se muestra en la imagen:

Campo Magnetico 5

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5. Si hemos tenido exito, nos debe salir la ventana de la simulacion donde haremos nuestra practica.

6. Si cerramos la simulacion y deseamos volver a abrirla simplemente, hacemos lo descrito en el paso 4.

4.3. ACTIVIDAD A DESARROLLAR

Una vez tengamos abierta la simulacion, nos damos cuenta que esta consta de varias partes virtuales:

Brujula.

Iman.

Campo Magnetico generado por el iman.

Lıneas de dibujo del campo magnetico.

Facilmente nos damos cuenta que la manipulacion de la simulacion es bastante intuitiva, se recomiendaque nos tomemos unos minutos para explorar todas las opciones que ofrece la simulacion, moviendo la brujulay activando las opciones del recuadro barra imantada.

Campo Magnetico 6

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En el recuadro de “barra imantada”se pueden activar opciones que muestran al planeta Tierra y un medidorvirtual de campo magnetico, facilmente se puede reiniciar la simulacion con el boton “reiniciar todo”.

Parte 1: Polos y Brujula

Una vez nos hayamos familiarizado con la simulacion contestamos las siguientes preguntas:

1. ¿Que es una brujula?

2. ¿Cuantos polos tiene un iman y como se llaman?

3. ¿Conoces la ley de los polos magneticos? ¿Puedes deducirla viendo la siguiente imagen?

Parte 2: Reinicia el simulador y contesta

¿Por que la punta roja de la brujula “sigue” a la parte gris clara (S) de la barra magnetica?

Si inviertes la polaridad de la barra magnetica ¿Por que la punta roja de la brujula rechaza a la parteroja (N) de la barra magnetica? ¿Que polo representa la punta roja?

Campo Magnetico 7

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Parte 3: Moviendonos con la brujula

Reiniciando el simulador imaginemos que cuatro estudiantes con sus brujulas se ubican alrededor de uniman gigantesco. Ubica la brujula en el simulador segun las 4 posiciones y dibuja la “aguja” (parte clara yroja) segun la posicion en que se encuentra. (utiliza color rojo)

¿Las brujulas de los estudiantes indican la misma direccion? Explique porque.

Parte 4: Campo magnetico terrestre

El planeta Tierra posee caracterısticas magneticas como un iman. Activa en el simulador “Mostrar planetaTierra”.

En un papel, dibuje la figura del planeta Tierra y haga lo siguiente:

Agreguele las lineas del campo magnetico con flechas que van desde el polo norte magnetico hastael polo sur magnetico.

Active la opcion “Mostrar medidor de campo” mientras tiene activada la opcion de “Mostrarplaneta tierra” busque el punto del planeta donde el campo magnetico ~B es mas intenso y marqueloen su dibujo.

¿El polo norte geografico esta en el mismo lugar que el polo norte magnetico? Explique

¿Por que el polo norte del iman de una brujula indica hacia el polo Norte Geografico del planeta?

Investigue sobre la Anomalıa del Atlantico Sur. ¿Por que los aviones evitan pasar por esa zona?

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Parte 5: Investigacion y Conclusiones

INVESTIGUE al menos 2 aparatos que se valgan del magnetismo dentro de la Terapia en Medicinay describa su funcionamiento

INVESTIGUE ¿Existe algun tratamiento importante utilizando los campos electromagneticos enTerapias Fısicas? ¿Cuales son? y ¿Para que sirven?

Redacte 1 conclusion por cada una de las partes anteriores (4 conclusiones).

Referencias

1. Conceptos Fısicos de la Tierra, Terremotos. Recopilado de: http://fisicauno.blogspot.com/2006/07/.

2. Free Software Foundation, Inc. http://fsf.org/ (2019). Inkscape. Ver. 0.92.4 (0.92.4+201912240542+70224e8).url: https://inkscape.org/.

3. Jerry D. Wilson, Anthony J. Buffa & Bo Lou. Fısica. 6.a ed. Pearson Educacion. isbn: 978-970-26-0851-6.

4. Morales, Jaime Escobar. Espin. Recopilado de: https://astrojem.com/teorias/espin.html.

5. Oracle America, Inc. (2014). JAVA. Ver. 1.0.

6. Simulations, PhET Interactive. Iman y Brujula. Recopilado de: https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/magnet-and-compass. url: \urlhttps://phet.colorado.edu.

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