Rifle de Gauss

“Año del centenario de Machu Picchu para el mundo”

UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA INGENIERIA ELECTRONICA ELECTRONICA

Rifle de Gauss Curso

:

Integrantes

:

FISICA I

Hernandez Suarez jorge armando

Perez Navarro Federico Muñoz Perez, Renato Vargas Quiroz,Jofran Rodriguez Dávila,Erick 

Profesor

:

MsC. Jesús Roberto Gavidia Ibérico

Ciclo

:

I

Trujillo-Perú

2011

Agradecemos a Dios, a nuestros padres y profesores por ayudarnos en nuestro desarrollo académico.

“Rifle de Gauss”

1.

Problema: •

¿Sería posible que la energía cinética se transfiera de una bola a otra acumulándose y aumentando ligeramente en cada colisión?

2. Hipótesis: •

Usando bolitas de acero e imanes se podría realizar las colisiones, en donde se transferiría la energía cinética en cada colisión y aumentándola ligeramente a costa de la energía potencial.

3. OBJETIVOS: 3.1 OBJETIVOS GENERALES: Identificar los elementos que se ha utilizado para el experimento y explicar el  porque de los fenómenos físicos que ocurren en la naturaleza. •

•

Reconocer la importancia que tiene la física dentro de las ciencias básicas, como una asignatura que permita obtener herramientas de análisis y sustentación, necesarias para la construcción del conocimiento.

3.2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

•

Reconocer las transferencias de energía y la aceleración magnética.

•

Reconocer el concepto de energía cinética en el movimiento de las bolas de acero.

4.

JUSTIFICACIÓN: •

El estudio de la física del movimiento y de la energía cinética, desarrolla en los estudiantes habilidades para la abstracción y modelación de los fenómenos físicos que se presentan en el mundo real. Promueve la educación científica con el desarrollo de la observación, la reflexión, la imaginación, el análisis y la síntesis, impartiendo los conceptos y formalismos necesarios que sirvan de fundamento común a todos los campos de la física como una ciencia básica necesaria para la construcción del pensamiento lógico y racional dentro de la de todas las ramas de la ciencia.

5. MARCO TEÓRICO: Rifle de Gauss El rifle de Gauss o arma de Gauss es un acelerador magnético lineal, también conocido como el rifle de gauss, es un dispositivo que permite el lanzamiento de una bola de acero a una gran velocidad. La denominación "arma Gauss" proviene de Carl Friedrich Gauss, quién formuló las demostraciones matemáticas del efecto electromagnético usado  por los cañones Gauss. Los cañones Gauss son a menudo llamados equivocadamente cañones de riel por diversas fuentes, y mientras que ellos son similares en el concepto general (es decir un arma magnética), difieren en su funcionamiento, dado que un cañón de riel acelera los proyectiles sobre dos rieles conductores   paralelos. Los cañones Gauss son en esencia idénticos al proyector de masas, aunque a menor escala. Kristian Birkeland es considerado comúnmente el inventor del cañón Gauss electromagnético, por el cual obtuvo una patente en 1900. Las tentativas para convertir su invención en un arma utilizable fracasaron, y la idea fue más o menos olvidada durante años.

Campo magnético El campo magnético es una región del espacio en la cual una carga eléctrica  puntual de valor q que se desplaza a una velocidad, sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como al campo. Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente igualdad. La existencia de un campo magnético se pone de relieve gracias a la  propiedad localizada en el espacio de orientar un magnetómetro (laminilla de acero imantado que puede girar libremente). La aguja de una brújula, que evidencia la existencia del campo magnético terrestre, puede ser  considerada un magnetómetro.

Magnetómetro Se llama magnetómetro a los dispositivos que sirven para cuantificar en fuerza o dirección de la señal magnética de una muestra. Los hay muy sencillos, como la balanza de Gouy o la balanza de Evans, que miden el

cambio en peso aparente que se produce en una muestra al aplicar un campo magnético (por el momento magnético que se induce), y también muy sofisticado, como los dotados de SQUID, que son los más sensibles actualmente. El magnetismo varía de lugar en lugar y a las diferencias en el campo magnético terrestre (la magnetósfera) y puede ser causada por las diferentes naturalezas de las rocas y la interacción entre las partículas cargadas del Sol y la magnetósfera de un planeta. Los magnetómetros son un frecuente componente instrumental de naves espaciales que exploran planetas.

Energía cinética La energía cinética de un cuerpo es una energía que surge en el fenómeno del movimiento. Está definida como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa dada desde el reposo hasta la velocidad que  posee. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su rapidez o su masa. Para que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética.

Energía potencial En un sistema físico, la energía potencial es energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Más rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones). Cuando la energía potencial está asociada a un campo de

fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A y B es igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A.

EPG = mgy g es la aceleración de gravedad

Fuentes del campo magnético Un campo magnético tiene dos fuentes que lo originan. Una de ellas es una corriente eléctrica de conducción, que da lugar a un campo magnético estático. Por otro lado una corriente de desplazamiento origina un campo magnético variante en el tiempo, incluso aunque aquella sea estacionaria. La relación entre el campo magnético y una corriente eléctrica está dada  por la ley de Ampere. El caso más general, que incluye a la corriente de desplazamiento, lo da la ley de Ampere-Maxwell.

6.

MATERIALES Y MÉTODOS: Materiales

Instrumentos

Precisión

Riel de madera. 9 esferas de metal 4 imanes

Cinta métrica

1 mm

PROCEDIMIENTOS: •

•

Sobre una regla de madera, plástico o simplemente un listón de madera se colocan los cuatro imanes alternando sus polos. Es preferible que la regla tenga un surco en su centro para que de esta forma las bolas de acero sigan una trayectoria recta. La distancia entre los imanes es la equivalente a 4 veces el diámetro de las bolas que vayamos a utilizar. Sujetamos los imanes fuertemente a la regla con cinta adhesiva,  procurando que el eje del imán esté a la misma altura que el centro de las  bolas, para ello pondremos debajo de éstos un trozo de cartón, un trozo de madera o un papel doblado.

Colocaremos ocho de las bolas distribuidas por parejas detrás de cada uno de los imanes, tal como muestra la imagen. •

•

Luego de haber fijado todos los elementos del sistema, verificamos la  perfecta alineación de los mismos. La bola restante es la que hace que comience la reacción en cadena: cuando ésta se acerca al primer imán transfiere su energía y la tercera bola sale disparada hasta llegar al segundo imán, después saldrá la quinta, la séptima y por último la novena bola que es lanzada con una energía cinética bastante más alta que la que tenía la primera bola

7. Resultados: •

En la colisión, se transfiere la energía a otra bola, de manera similar al  juego del billar, la segunda bola transfiere energía a la tercera y así sucesivamente. Se van produciendo pequeños incrementos de energía, debido a que la bola que sale despedida está siempre más cerca del segundo imán que del primero y se van acumulando según se va pasando  por una sucesión de campos magnéticos. Podemos decir que aumenta la energía cinética, en cada choque, a costa de la energía potencial.

8. CONCLUSIÓN: 

Se acepta la hipótesis de que si es posible que con imanes se observa la transferencia de energía y la aceleración de las bolas de acero, aumentando la energía cinética ligeramente.

9. BIBLIOGRAFIA:

*

http://cmagnetico.blogspot.com/2009/06/rifle-de-gauss.html *

http://es.wikipedia.org/wiki/Ca%C3%B1%C3%B3n_Gauss