Fundamentos físicos de la maqueta.

Idea base, electromagnetismo.

Que sucede cuando con un hilo conductor construimos un solenoide por el que hacemos circular una corriente eléctrica?

Es de todos conocido que hemos construido un ELECTROIMÁN, con el podemos obtener un campo magnético  a nuestro antojo, conectando o desconectando de la corriente eléctrica dicho dispositivo.

Hasta aquí la cosa parece fácil, pero  ¿como podemos impulsar una bola de acero aprovechando la fuerza electromagnética?

Tal como nos indica la segunda ley de Newton (F = m.a). Podemos inducir  una aceleración física de una masa a partir de una fuerza aplicada.

          
Bien, como hemos indicado al principio, con un electroimán podemos obtener una fuerza electromagnética de diferente magnitud. Si ésta la aplicamos adecuadamente sobre una masa ferromagnética, esta fuerza producirá una aceleración, tal como nos indica la segunda Ley de Newton.

                                                    

Diseñando adecuadamente el tamaño de la bobina del electroimán, como su número de vueltas y el voltaje aplicado, conseguiremos una fuerza de atracción de mayor o menor magnitud.

¿Por que una esfera?

En nuestro proyecto pretendemos simular la aceleración de una partícula, que la haremos circular por un tubo. Por coherencia y su bajo coeficiente de rozamiento hemos basado nuestro proyecto en este objeto. Como representamos gráficamente siempre una partícula atómica ¿

Como continuará el recorrido la esfera?

En la imagen de la “fig1” la esfera queda inmóvil una vez ha colisionado con el clavo. En nuestra maqueta hemos construido una bobina “hueca” para que pueda continuar su recorrido sin que colisione con nada a lo largo del anillo, es como decir que circulará por un túnel construido con la bobina, ver figura2.

              Fig2a                                                                                               Fig2b

Funcionamiento básico de la maqueta

La idea base de este artilugio se basa en el gran experimento del acelerador de partículas de Ginebra CERN, en que se lanzan por un anillo a una velocidad próxima a la de la luz.
Nuestra discreta propuesta la hacemos sobre un tubo de plástico transparente, en la que hacemos circular una bola de acero de tamaño visible, impulsada por dos bobinas situadas en 180 º de la circunferencia del anillo.
Con la ayuda de la circuiteria electrónica que hemos diseñado nosotros mismos, podemos controlar la duración del impulso eléctrico que llega en cada bobina, ello conlleva una regulación estable de la velocidad a la que circulara la bola.

Hemos añadido dos potenciómetros de control para poder ajustar dicha velocidad entre un rango máximo y mínimo. Ver la fig.3

*** Atención, aclaración:

Somos plenamente conscientes que en el acelerador de partículas de Ginebra, la aceleración se produce por campo eléctrico y las inmensas bobinas allí presentes a lo largo del anillo solo tienen la función deflectora de desviar un pequeño ángulo para obtener una trayectoria circular de 27Km.

En nuestro proyecto aprovechamos el campo electromagnético para impulsar la bola de acero, por efectos prácticos, didácticos y por la facilidad que todo ello implica.