Tren levitación magnética casero

Colegio Salesiano San Juan osco

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Feria científica 2018

Tema:

Tren levitación magnética casero

Área: Tecnológica

Integrantes:

1. Erik Mauricio Rodríguez González #06
2. Eddy Martin Salvatierra Gutiérrez #07
3. Juan Carlos Traña        Ayala                #06
4. Ángel Ernesto Arévalo Ruiz                #01

Grado: 10mo Técnico B y C

Profesores:

1.  Cristian Arana
2.  Jairon Gutiérrez

“Granada, Nicaragua” 

Introducción:

La levitación de un objeto tiende a ser conocido como un tema de magia, donde su verdadera forma de ser y definición es desconocida.

 Ahora se sabe que la levitación está en el alcance científico y que no es tan mágico como solía parecer. El magnetismo es el principal responsable de este increíble fenómeno. Los imanes, como material fundamental, también forman parte de este fenómeno por el concepto de atracción y repulsión. Para poder demostrar el concepto de atracción y repulsión con imanes se creara una maqueta en la cual un tren de escala levitara.

Este tren maneja los mismos principios que el tren MAGLEV que está en funcionamiento en Alemania, Inglaterra y Japón. Este tren presenta bajos niveles de contaminación acústica, la única fuerza de rozamiento es la del aire y es increíblemente rápido. Se explicaran varios conceptos del magnetismo y de la levitación magnética que hacen parte de la física para un mejor entendimiento de estos.

Objetivo general:

Analizar el comportamiento de la fuerza magnética producida por los imanes.

Objetivo específico:

-Demostrar como la fuerza de campos magnéticos se repelen para poder hacer levitar un objeto

-Analizar la relación que tienen las magnetos al momento de crear un campo de magnético

Hipótesis

En el desarrollo de este proyecto se espera explicar y comprobar la atracción-repulsión que es generada a través de la levitación magnética. Provocando que el tren genere la suficiente fuerza para lograr su desplazamiento en la vía destinada de dicha maqueta.

Logrando así que no sufra un descarrilamiento por el impulso de la fuerza generada por la repulsión que tienen los imanes al ser atraídos.

Podemos asegurar que a la suspensión en el aire de un cuerpo mediante una fuerza, se conoce como levitación magnética.

Marco Teórico:

El tren de levitación magnética tiene varias funciones que hacen parte de un avance tecnológico muy grande. La levitación magnética tiene como concepto principal el principio de atracción y repulsión magnética que se basa en los polos negativos y positivos. Todos los imanes tienen características diferentes, un polo del imán puede ser denominado como polo norte o sur por la indicación y sentido que toma. Cada objeto de la tierra tiene electrones, pero en los imanes se orientan en una misma dirección creando una fuerza magnética. Se tiene que resaltar que cada cuerpo tiene electrones, pero son orientados en diferentes direcciones. El comportamiento magnético de un imán también depende de la configuración electrónica y la estructura del material. La ley de atracción y repulsión señala que los polos opuestos se atraen y los polos iguales se repelen, al acercar dos imanes inmediatamente aparecen las líneas de fuerza magnética de atracción o repulsión. Esta es la idea principal del proyecto, por lo que se tratara de crear un tren de levitación magnética para imitar el MAGLEV y así demostrar este principio.

El modelo en escala del tren MAGLEV tiene como principal función el principio de atracción y repulsión con imanes, que ya contienen su propio magnetismo queriendo decir que no tiene que ser conectados a ninguna corriente eléctrica para cargar un campo magnético. La ley de la electrostática, trata de explicar la magnitud de las fuerzas eléctricas de atracción y repulsión. Esta ley se refiere a que las fuerzas de atracción o repulsión son directamente proporcional al producto del valor de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Queriendo decir que mayor la fuerza de atracción o repulsión mayor el producto del valor de las cargas y mayor la fuerza de atracción o repulsión menor es el cuadrado de la distancia que los separa.

Existen varias formas diferentes de hacer un tren en escala de levitación magnética, ya que hay varias formas de crear un campo magnético. La teoría Electromagnética une el campo magnético con el campo eléctrico. Al insertar una tensión o voltaje a un electroimán este crea un campo magnético muy fuerte. Este concepto de Electromagnetismo con electroimanes lo usan los trenes MAGLEV con la suspensión electromagnética. Te preguntarías, ¿Cómo se acelera el tren?, al estar el tren en levitación, los electroimanes interactúan con los de las vías usando una fuerza de repulsión adelante y una fuerza de atracción atrás, mientras se mueve el tren los electroimanes cambian de polaridad para que la combinación de atracción y repulsión impulsen el tren y así acelerando el tren a impresionantes velocidades. El tren no carga motor convencional por lo que los electroimanes lo impulsan solo, siendo el tren mucho más liviano y menos ruidoso. Los electroimanes no crean una fricción entre la vía y el tren dejándose llevar a velocidades superiores de 600 km/h, el único rozamiento que produce es con el aire. Otra forma de levitación es la Suspensión Electrodinámica que se está experimentando en Japón. Este tren con EDS (Suspensión Electrodinámica) sería más veloz que el tren de EMS (Suspensión Electromagnética) pero más costosa. Esta suspensión elevaría el tren 15 cm, mientras EMS solo lo eleva 1 cm, creando menos precisión y así poder llevarlo a lugares donde haya mucha actividad sísmica ya que el viaje no tendrá problemas cuando este temblando. Mientras que el tren de EMS tiene los electroimanes en la parte interior de la parte inferior del tren que se atraen a unos electroimanes en la parte inferior del riel y otros electroimanes a los lados del tren y de la vía que ayudan a mantener el tren centrado, los EDS traen solo los electroimanes a los lados y unas bobinas de material superconductores en la parte lateral del tren que son enfriadas con nitrógeno líquido y así el tren levita y se impulsa. El nitrógeno líquido enfría el superconductor a una temperatura de -183 grados Celsius. Este sistema se puede entender más explicando el efecto Meissner que se trata de la anulación del campo magnético en el interior de un material superconductor, las líneas de fuerza magnéticas son expulsadas del interior del material cuando este está por debajo de su temperatura crítica.

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