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Los efectos de los imanes
from Ciencias 2 Física
by ciencias85
4.2 Los efectos de los imanes
Con ciencia
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1. Propiedades de los imanes
En la página 59 observaste que los imanes se atraen si los acercas por un lado y se repelen si los inviertes.
En este reto podrás conocer más acerca de los imanes.
Lleva a cabo los dos procedimientos siguientes:
Procedimiento 1
Necesitas
1 imán como el que se muestra en la fotografía o un imán de barra de 10 cm 1 cuarto de pliego de cartulina Limadura de hierro ■ Coloca el imán por debajo de la cartulina, esparce con cuidado la limadura de hierro sobre ella y observa las líneas que se forman. Dibújalas en tu cuaderno.
Procedimiento 2
Necesitas
1 tramo de hilo de 20 a 30 cm 1 clip metálico Cinta adhesiva 1 regla o una lámina delgada de plástico 2 láminas delgadas de madera o reglas de madera 1 lámina delgada de acero o unas tijeras ■ Sujeta un clip a un extremo del hilo y fija el otro extremo a la mesa con cinta adhesiva. ■ Acerca el imán al clip y levántalo como se muestra en la fotografía. ■ Coloca las diferentes láminas u objetos entre el imán y el clip, de uno en uno.
Los materiales que no reaccionan con los imanes se llaman transparentes al magnetismo o paramagnéticos y éstos mantendrán el clip volando. Por el contrario, cuando colocas materiales ferromagnéticos el clip sí cae, ya que interaccionan con las líneas de campo magnético del imán. Estos materiales son permeables al campo. • ¿Qué pasa si colocas tu dedo? ¿Eres permeable o transparente? • ¿La transparencia de un material depende de su grosor? Realiza pruebas con varias láminas y objetos para encontrar la respuesta y explica por qué crees que sucede. • Cuando vemos que podemos elevar un objeto con un pequeño imán, es claro que la fuerza magnética venció a la gravitacional. ¿Esto se cumplirá en todos los casos?
En las actividades anteriores experimentaste con la fuerza magnética que es la responsable de que los imanes se atraigan o se repelan y sean capaces de atraer otros materiales.
Los imanes naturales comúnmente están hechos de un material llamado magnetita que tiene la propiedad de atraer limaduras de hierro como puedes apreciar en la figura 2.42. Sin embargo, actualmente se experimenta con diferentes sustancias para obtener imanes que produzcan fuerzas magnéticas más intensas, o con otras propiedades, por ejemplo, que sean flexibles.
Existen, además, los llamados imanes artificiales que se producen por frotamiento con sustancias magnéticas y los imanes artificiales temporales o electroimanes que verás en el Bloque 4.
2.42. Las primeras piedras imán se encontraron hace más de 2 000 años, en la región de Magnesia, en Grecia. Estas piedras contienen un mineral de hierro, al que se le llamó magnetita. Por lo general se adhieren a éstas, pequeñas limaduras de hierro que le dan un aspecto de pelillos.
2.43. Si colocas un imán debajo de una cartulina, y encima de ésta agregas limadura de hierro, observarás cómo se distribuye de manera especial el polvo metálico en unas líneas curvas.
Alrededor de un imán se produce un campo magnético, semejante a una región formada por varias líneas imaginarias, llamadas líneas del campo magnético. Cualquier imán que entre en esta zona será afectado por una fuerza. Sin embargo, en la actividad anterior observaste que hay otros materiales que también experimentan la interacción magnética aunque no sean imanes. La madera, el plástico o el papel no son atraídos por los imanes, y es esta misma diversidad de materiales lo que explica que no se puedan pegar en todas las superficies ni atraer a todos los objetos. ¿Te has preguntado alguna vez cómo funciona una brújula?, o ¿por qué apuntan siempre hacia la misma dirección?
2.44. Si suspendes un imán, éste se moverá hasta que encuentre siempre la misma posición. ¿Por qué?
2.45. Las brújulas contienen agujas de materiales ferromagnéticos colocados dentro de un dispositivo con escalas.
Hilo
S N S
Líneas de campo magnético del imán
Líneas de campo magnético terrestre N
Imán
Desde el siglo XII los chinos usaban brújulas para orientarse en la navegación. La Tierra tiene un campo magnético parecido al de un imán de barra, que hace que los pedazos de magnetita o de materiales ferromagnéticos, como el imán de la figura 2.44, se alineen con su campo magnético.
Cuando las brújulas marcan el Norte, en realidad no señalan al Polo Norte que aprendiste en Geografía. Los polos magnéticos terrestres no coinciden con los geográficos, de hecho están invertidos: el polo norte magnético se encuentra en el hemisferio Sur, al sur de Australia, y el polo sur magnético está en el norte de Canadá. Las convenciones que se usan en la navegación tienen esto perfectamente previsto.
El campo magnético terrestre no es fijo como un imán, sino que varía en intensidad y posición. Se produce en el núcleo de nuestro planeta, que por la enorme temperatura, está compuesto de metales como el hierro en estado líquido. Existen pruebas, registradas en el magnetismo de rocas antiguas, de que el campo magnético terrestre se ha invertido por completo.
Con ciencia
Los polos de los imanes
Necesitas
Una tira de imán flexible (si no la hay en el laboratorio de tu escuela, puedes conseguirla en una tlapalería, o usar algún imán flexible publicitario, de los que se adhieren en el refrigerador, podrías tener en tu casa) Tijeras
Procedimiento
■ Corta en dos el imán y verifica si ambas partes se atraen por uno de los lados y se repelen por el otro. Divídelo en tantas veces como quieras. • ¿Puedes separar el polo Norte del polo Sur ¿Por qué?
Cuando divides un imán, cada parte tiene polo norte y polo sur, por lo que es imposible separarlos
Lo anterior significa que el Polo Norte cambia al Sur, y en el cambio hay periodos en los que no existe campo magnético. ¡Imagina qué problema para orientarse!, pero no te preocupes porque tales transformaciones no se dan de un día para otro. De hecho, al parecer, el campo magnético ha disminuido un poco en los últimos 100 años, si esto es cierto podría ocurrir una inversión en unos 2 000 años.
En las últimas lecciones hemos visto tres fuerzas: la gravitacional, la eléctrica y la magnética. A continuación describiremos algunas de sus características, similitudes y diferencias.
En la lección 2.2 (página 64) viste que todo cuerpo continúa en estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme, si no actúa sobre él una fuerza. En el caso de la fuerza gravitacional, has notado que cuando dejas caer un objeto o lo lanzas hacia arriba, su movimiento se ve afectado por la acción de esta fuerza.
Si no hubiera fuerza de gravitación, un objeto no caería, permanecería en su sitio al soltarlo, o seguiría elevándose con movimiento uniforme (si no hubiera tampoco fricción).
Cuando levantaste papelitos con el material plástico electrificado, en la página 85, la acción de la fuerza eléctrica provocó que el papelito se moviera. De no haberse aplicado fuerza, los papelitos habrían permanecido sin movimiento. Lo mismo sucedió cuando acercaste un imán a los clips, a las tijeras o los acercaste entre sí; el estado de reposo o movimiento de los cuerpos se ve afectado por la presencia de la fuerza magnética.
Por esto podemos afirmar que estas fuerzas cumplen con la primera ley de la dinámica.
Por otro lado, como la acción de todas estas fuerzas provoca aceleración, ya que existen cambios en la velocidad en cada una de las situaciones descritas en el párrafo anterior, también cumplen con la segunda ley de la dinámica.
Además, cuando un cuerpo es atraído por la fuerza de gravedad, éste lo atrae también con la misma fuerza pero en dirección contraria, es decir, que si tu peso es de 500 newtons ejerces esta misma fuerza sobre la Tierra. ¿Por qué no se mueve la Tierra cuando la atraes? Responde esta pregunta con lo que aprendiste acerca de fuerzas de acción y reacción.
También puedes reconocer pares de fuerzas cuando se trata de la fuerza eléctrica ya que en el caso del plástico electrificado, éste ejerce una acción sobre los papelitos que a su vez producen una reacción igual pero con dirección contraria. Pueden moverse porque los pares de fuerzas actúan sobre diferentes objetos.
Por otro lado, pudiste darte cuenta de que cuando un imán ejerce una acción sobre otro, éste responde con una reacción igual pero en dirección opuesta. Son capaces de moverse porque los pares de fuerzas involucrados actúan sobre diferentes objetos.
Por lo tanto, las tres fuerzas mencionadas se apegan a la tercera ley de la dinámica.
En resumen, la fuerza gravitacional, la eléctrica y la magnética cumplen con las tres leyes de la dinámica.
¿Sabías...
… que hay animales con brújula integrada?
Algunos animales tienen la capacidad de producir pequeños campos magnéticos. En 1975 un microbiólogo estadounidense descubrió que las bacterias, llamadas magnetotácticas, tienen en su interior cadenas de imanes minúsculos formadas por cristales de magnetita. Pero no son los únicos organismos con esta capacidad. Algunos insectos, moluscos, palomas, patos, delfines y ballenas también producen campos magnéticos, quizá esto sea lo que les permite seguir sus patrones de migración. Puede ser que interaccionen con el campo magnético terrestre, como si tuvieran brújulas internas. ¡Qué envidia para los despistados!
2.46. Cada año, las mariposas monarca protagonizan uno de los espectáculos más bellos de la Naturaleza. Recorren grandes distancias, guiadas sólo por su patrón migratorio, con el fin de reproducirse. Viajan desde Canadá hasta Michoacán, México, donde puedes observarlas. Para seguir disfrutándolas, debemos aprender a respetarlas y cuidar sus bosques.
En el Ateneo
1. El mito de Sísifo
Un ensayo es un texto en el que analizas un tema y defiendes tu punto de vista respecto de él. Solicita a tu maestro o maestra de Español que te orienten para escribir un ensayo sobre el mito de Sísifo, el cual es ante todo un asunto ético.
El mito de Sísifo fue registrado por Homero (ca. XI y VII a.n.e.), considerado el autor de dos de las obras más importantes de la literatura universal:
La Iliada y La Odisea.
Por su parte, Albert Camus (1913-1960), Premio Nobel de Literatura y autor de obras como El extranjero, y El mito de Sísifo, entre muchos, retoma el tema y le da un enfoque distinto.
Breve reseña de El mito de Sísifo
Los dioses habían condenado a Sísifo a rodar sin cesar una roca hasta la cima de una montaña, desde donde la piedra volvería a caer por su propio peso. Habían pensado, con algún fundamento, que no hay castigo más terrible que el trabajo inútil y sin esperanza. Según cuenta Homero “Sísifo era el más sabio y prudente de los mortales”. ¿Entonces cómo acabó con tal castigo? El mito cuenta que raptaron a la hija del dios fluvial Asopo, y Sísifo sabía que Zeus era el culpable. Consciente de que se enfrentaba al más poderoso de todos los dioses, se ofreció a informar a Asopo del rapto, con la condición de que le diera agua a la ciudadela de Corinto.
Debido a que se atrevió a delatar al principal dios griego por su amor a los humanos, Zeus lo castigó y envió al inframundo a repetir eternamente la tarea de rodar una piedra por una ladera, para sufrir la desdicha de verla caer en cuanto alcanzara la cima.
… en el Ateneo
Camus opina que Sísifo hizo todo consciente de sus consecuencias y las aceptó con el orgullo de saberse dueño de su propio destino. Camus dice: “El esfuerzo mismo para llegar a las cimas basta para llenar un corazón de hombre. Hay que imaginarse a Sísifo dichoso”. Ahora te toca analizar este texto desde diferentes perspectivas: ■ Estúdialo desde las perspectivas de la ciencia y de la ética. Entre otras preguntas que puedes responderte para alcanzar un excelente proyecto, están las siguientes. • ¿Qué elementos de este bloque te pueden ayudar para analizar el movimiento de Sísifo? Te daremos algunos: ¿Deberá cumplirse la conservación de la energía? ¿Habrá fricción? • Si el inframundo, según los griegos, estaba en el centro de la Tierra, ¿habría peso? ¿Qué máquinas simples se usan en el mito? ¿Cuáles son las fuerzas involucradas? ■ Puedes plantear tu opinión acerca de la felicidad o infelicidad de aceptar una tarea impuesta. • ¿Qué es la ética? ■ Puedes abordarlo con base en tus valores y analizar si es justo o no el castigo que le impusieron a Sísifo y evaluar la situación previa al castigo. ■ También puedes tratarlo usando tus conocimientos de literatura y lo que sabes acerca de los mitos. ■ Otra forma es investigando en la historia, ya que los autores pertenecen a épocas muy diferentes.
Este trabajo lo llamaremos de alta calidad (consulta el formato de la página 43), de manera que el objetivo es que obtengas la calificación más alta. Si en el primer intento no la obtienes, tendrás una semana para reescribirlo. Si tampoco es aceptado en el segundo intento, se te dará una tercera oportunidad para entregarlo una semana después; en caso de fallar el tercer intento, se tomará la calificación del segundo.
La idea es que puedas alcanzar la excelencia en tus trabajos y te des cuenta de que obtener la calificación más alta sólo significa compromiso en tu trabajo.
¿Qué aprendí en esta lección?
Las fuerzas magnéticas tienen similitudes y diferencias con las eléctricas y la gravitacional. La fuerza magnética siempre se produce a partir de dos polos, a los que llamamos polo norte y polo sur.
Los polos de igual nombre se repelen y los de nombre diferente se atraen.
La Tierra tiene un campo magnético parecido al de un imán de barra y sus polos son contrarios a los de la brújula.
¡Conéctate!
Para conocer más del texto de Camus puedes hacer una búsqueda con las palabras clave mito Sísifo o ir directamente a la página de Internet:
www.lainsignia.org/2002/abril/ cul_002.htm
donde podrás leer una transcripción del mito escrita por Camus, o bien consultar:
