8. Fuerzas magnéticas
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Imanes
Además de las
fuerzas gravitatorias y de las eléctricas, que ya has visto, hay un tercer tipo
de interacción a distancia: son las fuerzas magnéticas, producidas por imanes,
que actúan sobre objetos hechos con hierro y unos pocos materiales más
(cobalto, níquel y sus aleaciones).
Las fuerzas de naturaleza eléctrica las producen las cargas positivas y las negativas, por lo que hay objetos que tienen una carga neta de un signo o de otro, y producen efectos diferentes. Sin embargo, un imán tiene a la vez las dos propiedades: un polo norte en un extremo y un polo sur en el otro. Además, si partes un imán en dos trozos obtienes dos imanes.
Actividad de Lectura
Fuerzas magnéticas
Todo el mundo sabe que los imanes atraen a los clavos y a las tenazas, ya que son dos objetos hechos con hierro. Ahora vas a hacer la experiencia para comprobar cómo se produce la interacción entre los imanes y esos dos objetos.
Coloca un imán de neodimio en la mesa y un clavo cerca de él. Ve acercándolos empujando uno hacia el otro y observa lo que sucede. Repite la experiencia con unas tenazas.
En los vídeos tienes filmadas las dos experiencias.
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Actividad
Fuerzas magnéticas de acción y reacción
Los imanes atraen a los objetos, pero por reacción éstos también atraen a los imanes; por tanto, aparecen dos fuerzas, un par de acción y reacción, de manera que una fuerza actúa sobre el imán y la otra sobre el objeto.
Según cómo sea la masa del imán y del objeto se observará que se desplaza de forma apreciable uno u otro (el de menor masa experimenta mayor aceleración, y es el que más se desplaza en la atracción mutua).
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Tipos de imanes
Hay dos tipos de imanes: permanentes y electroimanes (que solamente tienen propiedades magnéticas cuando circula corriente eléctrica por ellos).
Hay imanes naturales y otros artificiales. Los más potentes que se usan hoy en día son los de un elemento químico llamado neodimio (Nd).
Cuando manejes imanes de este tipo, ten mucho cuidado porque producen fuerzas tan intensas que si te dan un pellizco pueden hacerte mucho daño.
Actividad de Lectura
Experiencias con imanes
Vas a realizar tres experiencias con imanes, siguiendo las indicaciones del vídeo: atracción y repulsión entre dos imanes, efecto de desviación de la trayectoria de una bola metálica por acción de un imán y efecto de un imán sobre una brújula (aguja imantada).
En el simulador puedes ver la orientación de la brújula por la acción de un imán.
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Actividad
Polaridad de los imanes
Los imanes tienen dos polos que se orientan entre sí, de forma que los polos norte y sur se atraen, mientras que los polos norte-norte y sur-sur se repelen.
Los imanes desvían la trayectoria de objetos de hierro, ya que realizan una fuerza sobre ellos que les obliga a cambiar la dirección de su movimiento.
La Tierra tiene propiedades
magnéticas, que se observa en la brújula (se manifiesta la interacción
magnética de la Tierra en los polos norte y sur geográficos), que se utiliza
precisamente para orientarse al saber la dirección del Polo Norte.
Actividad de Lectura
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Identificando los polos de un imán
Diseña un método para saber cuál es el polo positivo y el polo negativo de un imán. Con ese fin solamente dispones de una brújula. Ponlo en práctica con un imán cualquiera.
Pre-conocimiento
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Levitación magnética
Las fuerzas de repulsión entre imanes son intensas, tanto que permiten efectos espectaculares como el que puedes ver en el vídeo.
Fíjate en cómo "flota" un imán sobre el otro: los imanes se están repeliendo, por lo que tienen enfrentados polos iguales.
Las fuerzas de repulsión son lo bastante fuertes como para compensar el peso del imán superior y permitir que un imán levite sobre otro.
Este efecto se aprovecha en el diseño de los trenes de levitación magnética que se usan en Japón.