9. Din´ amica de la rotaci´ on
23.2. Introducci´on hist´orica y te´orica
Faraday, trabajando con imanes y corrientes el´ectricas fue el primero que de- scubri´o el fen´omeno de la inducci´on electromagn´etica, que consiste en la creaci´on de corrientes el´ectricas inducidas en un conductor por la variaci´on de un campo magn´etico.
Los fen´omenos observados por Faraday fueron:
En una espira se genera una corriente el´ectrica cuando se le aproxima un im´an. Al alejar el im´an se genera tambi´en una corriente el´ectrica, pero de sentido contrario al de la corriente creada cuando se aproximaba el im´an.
Al dejar estacionario el im´an no se produce corriente el´ectrica en la espira. Los mismo efectos se producen cuando el im´an se mantiene estacionario y es la propia espira la que se aproxima o aleja del im´an.
Tambi´en se producen los mismos efectos cuando el im´an es sustituido por una corriente el´ectrica que se aproxima o aleja de la espira.
23.3.
Realizaci´on pr´actica.
Simplemente une la espira al pol´ımetro y pon este a medir voltajes1 e inten-
sidades. Acerca el im´an a la bobina y p´asalo a trav´es de ella. Observar´as que el
1Aunque un volt´ımetro debe situarse en paralelo, en este caso la intensidad de la corriente
pol´ımetro indica una t´ımida corriente que se ha generado al pasar t´u el im´an a trav´es de la bobina. Prueba a moverlo m´as r´apido o m´as lento, a dejarlo dentro un rato, etc... para observar cuando es exactamente la producci´on de corriente. Con todo esto intenta confirmar las experiencias de Faraday.
Posteriormente busca qu´e fen´omeno f´ısico produce esto y haz un peque˜no trabajo sobre ello en tu cuaderno de pr´acticas. Encuentra la f´ormula que puede explicar esta experiencia y comenta detalladamente por qu´e esta f´ormula explica este extra˜no fen´omeno. Busca por ´ultimo el significado de la palabra im´an y sus implicaciones etimol´ogicas y com´entalo tambi´en brevemente en tu cuaderno.
Iniciaci´on a la hidr´aulica:
Diversas experiencias.
24.1.
Material experimental
Frasco de pl´astico. Tubos de pl´astico. Tap´on de corcho. Tap´on con orificio. Agua.24.2.
Introducci´on te´orica
La hidr´aulica es una parte de la f´ısica que se encarga de estudiar y deducir las propiedades de los l´ıquidos y su movimiento. A este nivel puede resumirse en dos leyes sencillas y diferentes, que permiten explicar multitud de propiedades distintas debido a su car´acter general. Estas leyes son la ecuaci´on de Bernoulli y la ecuaci´on de continuidad de los l´ıquidos.
El objetivo de esta pr´actica es descubrir estas ecuaciones o, al menos, presentar una serie de hechos para que despu´es el alumno busque e investigue informaci´on sobre estos fen´omenos, de tal forma que sea capaz al final de explicarlos usando estas ecuaciones, y adem´as entender dichas expresiones.
24.3.
Realizaci´on pr´actica
1. Toma la botella y ll´enala de agua. Ver´as que el agua se escapa por el tubo de la parte de abajo. Prueba a levantar el tubo. Hay una altura a la cual el agua no escapa. A medida que el agua sube por la botella ver´as que la altura del tubo tambi´en debe aumentar, o si no el agua se escapar´a. Es muy f´acil darse cuenta de cual debe ser esta altura.
2. Investiga el llamado principio de los vasos comunicantes. Para hacer esto vierte s´olo un poco de agua en la botella. Despu´es levanta el tubo y, haci´endolo un bucle, pon su extremo final por debajo del nivel del agua de la botella. Intenta que el bucle se llene de agua y aseg´urate de que la parte m´as alta del recorrido del tubo est´a por encima del nivel del agua: ver´as algo sorprendente.
Figura 24.1: Frasco de Mariotte.
3. Llena el frasco de agua a diferentes altura y tap´onalo herm´eticamente con el tap´on de corcho. Deja despu´es que salga el agua por el tubo de abajo. ¿Qu´e sucede?. ¿Por qu´e?.
Hasta aqu´ı hemos investigado algunos hechos elementales que se producen en la conducci´on del agua. Veamos ahora otro hecho que puede explicarse mediante la ley de Torricelli.
1. Llena el frasco con agua hasta arriba.
2. Observa la velocidad con la que sale el agua por el pitorro de abajo. ¿Es constante esta velocidad?. ¿Sale el agua siempre con la misma velocidad o var´ıa con alg´un factor?.
Una vez que hemos observado este fen´omeno, f´acilmente explicable mediante la ley de Torricelli, comprobemos ahora qu´e sucede si hacemos unfrasco de Mariotte como el de la figura 24.1.
1. Llena el frasco con agua hasta arriba.
2. Pon el tap´on agujerado en el frasco. Pasa un tubo de pl´astico por el tap´on (aseg´urate de que encaje bien). Baja el tubo hasta cierta altura, de forma que se introduzca por el extremo de abajo en el agua del frasco, pero que por el de arriba siga estando fuera del frasco.
3. Deja escapar ahora el agua por el extremo inferior de la botella.
4. Observa atentamente c´omo sale ahora el agua. ¿Sale igual de veloz que antes?. ¿Var´ıa ahora la velocidad del agua que sale?. ¿Sucede algo especial cuando el agua deja de llegar al nivel del tubo que atraviesa el frasco desde el tap´on de arriba?. ¿Y antes?.