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Aodel Centenario de Machu Picchu para el Mundo
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Per, Decana de Amrica)
FACULTAD DE INGENIERA DE SISTEMAS E INFORMTICAEAP: Ingeniera de Sistemas
INTEGRANTES: CDIGO :
RODRIGUEZ CAMPOS, Jess Gabriel 10200227
FLORES LAPA, Gerson Jair Jonatan 10200185
CICLO : 2011-1
PROFESOR : Galarreta
CURSO : Fsica III - Laboratorio
TRABAJO : Experimento 7
Lima, 22 de junio del 2011
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NDICE
I. OBJETIVOS .................................................................................................................................... 6
III. FUNDAMENTO TERICO .............................................................................................................. 8
IV. PROCEDIMINETO ........................................................................................................................ 10
V. CUESTIONARIO ........................................................................................................................... 11
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MAGNETISMO
El magnetismo es un fenmeno fsico caracterizado por el hecho
de que, los cuerpos que poseen esta propiedad, ejercen fuerzas
de atraccin y repulsin sobre otros objetos. Determinadosmateriales poseen caractersticas magnticas y se conocen por
tanto como imanes magnetos. Todo imn tiene dos polos: el polo
norte y el polo sur (dipolo magntico). Seguramente, usted
conoce las siguientes formas de imanes: Ambos polos atraen
objetos que, por lo menos parcialmente, estn constituidos por
materiales ferromagnticos.
MATERIALES MAGNETICOSMateriales diamagnticos
Plata, cobre, bismutos, agua. Estos atenan muy poco el campo, es decir, no son magnticos.Materiales ferromagneticosHierro, cobalto, nquel. Estos intensifican el campo considerablemente.
Materiales paramagnticosPlatino, aluminio, aire. Estos intensifican el campo muy levemente.
Campo magntico de la tierra
Haciendo una simplificacin, la tierra se puede
considerar como un imn de barra, que ejerce una
fuerza de atraccin y repulsin sobre otros imanes.
Por esta razn, como bien se sabe, la aguja
imantada de una brjula se orienta hacia los polos
de la tierra a lo largo de las lneas de campo.
Tambin parece que algunos animales. Como las
palomas, utilizan el campo magntico de la tierra
para orientarse. El polo norte de una brjula indica
aproximadamente la direccin del polo norte
geogrfico. En este caso, aparentemente, existe
una contradiccin con la regla de los polos (polosopuesto => atraccin). En realidad el imn de barra terrestre se encuentra polarizado
inversamente, est contenido en el ncleo liquido exterior de la tierra y tiene una inclinacin
de unos 12 con respecto al eje de rotacin en la tierra.
Origen del campo magntico terrestre
El ncleo interno de la tierra es slido y el ncleo externo es lquido. En el ncleo liquido
exterior se produce la conveccin (movimiento circular) de la mezcla liquida de hierro, nquel
y azufre, lo que causa una corriente elctrica de magnitud inimaginable, esto origina una
induccin electromagntica en el ncleo de la tierra, que produce, a su vez, un gigantescocampo magntico.
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La brjula
Una brjula costa bsicamente de un imn apoyado
ptimamente lo que le permite rotar libremente. Por lo
general, la brjula tiene una forma pequea y sus
extremos terminan en punta. Por esta razn se habla de la
ajuga imantada de la brjula. Bajo este efecto del campo
magntico de la tierra, la aguja se orienta siguiendo el
sentido de las lneas de campo. Es decir, el polo norte de
la brjula seala aproximadamente en la direccin del
polo norte geogrfico.
Ubicacin geogrfica de los polos.
En realidad, el polo magntico sur de la tierra queda cerca del polo geogrfico norte. En el
mapa se puede ubicar exactamente el polo magntico a 74 latitud norte y 100 de longitud
oeste.
El polo magntico norte queda en el plano exactamente a 72 de latitud sur y 155 de
longitud este.
Se debe tener en cuenta que los polos magnticos se desplazan lentamente. Los valores
mencionados se refieren a mediciones de los aos 70.
Campo magntico de la Tierra
En esta seccin e conocer la brjula y se medir con ella el.
Coloque la brjula sobre la mesa y observe la direccin que indica la aguja. Gire la brjula
repetidamente en diferentes direcciones. Cmo se comporta la aguja?
a) El aguja se orienta cada vez en otra direccin
b) La aguja se orienta siempre en la misma direccin.
Consejo:
Mantenga la brjula
alejada lo suficiente de
los imanes de de barra. A
0.5 m de distancia,
influencia es todava
clara, mientras que a 1 m,
por lo general es
suficientemente escasa.
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En la grafica, la brjula esta rotulada con los puntos cardinales. Cul es
la rotulacin correcta?
Cul es la polaridad del lado de la aguja magntica que se orienta
haca el polo norte geogrfico?
I. OBJETIVOS
1. Determinar las caractersticas del campo magntico de
la tierra.
2. Determinar la componente horizontal del campo magntico terrestre en ellaboratorio.
3. Analizar el comportamiento de una barra magntica en un campo
magntico.
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II. MATERIALES
Balanzas de masas Barra Magntica y Brjula
Cronometro Calibrador Vernier
Magnetmetro
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III. FUNDAMENTO TERICO
El ngulo que forma el MeridianoMagntico respecto de la direccin del
meridiano geogrfico se llama
declinacin magntica (D) y puede estar
posicionado a la izquierda (W) o a la
derecha (E) del meridiano geogrfico.
Por convencin se estableci que las
declinaciones magnticas posicionadas
al W (oeste) del mediano geogrfico
que pasa por el lugar sern Negativas
(D-) y las que estn a la derecha o E(este) ser Positivos (D+). Estudios realizado durante muchos aos permitieron estable que la
D (declinacin magntica) mantiene un sentido de crecimiento o aumento de su valor en
grados hasta llegar un valor mximo que mantiene durante un periodo considerable para
comenzar a decrecer (disminucin de su valor en grados).
Las lneas de fuerzas salen e ingresan al ncleo de la tierra atravesando la corteza terrestre,
son tangenciales al meridiano magntico. El meridiano magntico describe un arco que
provoca que al ingresar en el polo norte magntico lo hagan en forma vertical a la superficie
terrestre. Cuando la inclinacin es horizontal las lneas de fuerza estn ubicadas en el
Ecuador Magntico y a medida que se alejan hacia los polos se inclinan hasta llegar al a
verticalidad en los polos, saliendo del polo sur e ingresando en el polo norte magntico.
La intensidad del campo magntico terrestre B en el punto dado depende de sus polosmagnticos y es tangente a la lnea de fuerza que pasa por dicho punto. Cuando una barra
magntica suspenda mediante un hilo muy delgado formando un ngulo con la
componente horizontal del campo magntico como se muestra. Si el ngulo
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Donde, I es el momento de inercia de la barra con respecto al eje de rotacin, es el
momento magntico de la barra y Bxes la componente horizontal del campo magntico
terrestre. Por definicin, el momento magntico de la barra esta dado por
= m.L (2)Donde, m es la carga magntica o tambin llamada masa magntica y L es la
distancia entre las masas magnticas. De le ecuacin (1) se deduce que
(3)El momento de inercia de un paraleleppedo rectangular de masa M que gira alrededor
de un eje, esta dado por
(4)
Por otro lado la magnitud del campo magntico B de la barra magntica, en el punto P,
tal como se muestra, se encuentra a partir de la ley de Coulomb para el campo
magntico, y viene dado por:
(5)Donde, d es la distancia desde el punto medio de la barra al punto P y m es el masa
magntica. Es el SI
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Si la barra magntica se orienta perpendicularmente al campo magntico terrestre, se
encuentra que, en el punto P, el campo magntico total, BT, est en la direccin como el
que se muestra. Cuando el ngulo = 45 entonces el campo magntico de la barra es
igual a la componente horizontal del campo magntico terrestre, es decir, Bp = Bh.
Cuando esto ocurre la ecuacin (5) se transforma en:
(6)IV. PROCEDIMINETO
4.1 Examine y reconozca cada uno de los materiales de su quipo. Realice las calibraciones
de los quipos.
4.2 Utilice las balanzas de masas y mida el valor de la masa de la barra magntica, M, en
kilogramos. Con el vernier mida las dimensiones, a y b, de la barra magntica. A
partir de estos datos medimos halle el momento de la barra magntica usando la
siguiente expresin:
( ) (7)Anota tus resultados en la Tabla 1.
TABLA 1
MASA
M(kg)
LONGITUD
a(m)
ANCHO
B(m)
MOMENTO DE INECIA
I (kg-m2)
4.3 Determina la distancia l, entre los polos magntico del imn. Para ello utilice la
brjula. Ates de realizas la medicin desaloje de la mesa de trabajo todo material
magntico, como por ejemplo, reloj, anillo, gafas, etc. Coloque barra magntica en el
centro de la mesa y con la ayuda de la brjula trace algunas lneas de fuerzas que se
salgan e los polos.
Prolongando las lneas trazadas en la direccin en que ellas parecen converger para
encontrar la posicin de os polos. Observe al Figura, mida la distancia L (distancia entre
los polos magnticos), y anote el valor en la Tabla 2
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4.4 Determine la direccin del campo magntico terrestre, retirando lo ms lejos posible
la barra magntica y coloque la brjula en el centro de la masa. Trace la direccin del
campo magntico terrestre.
4.5 Trace una perpendicular a la direccin del campo magntico terrestre y sobre esta
recta alinee la barra magntica, tal como se muestra en la figura 3. El punto p es la
interseccin de dos rectas que se han trazado.
4.6 coloque la brjula en el punto P. acercndose o alejando la barra magntica al punto
P se consigue que las agujas de la brjula forme un ngulo = 45. En esa posicin mida
la distancia d y registre este dato en la Tabla 2.
4.7 Suspenda la barra magntica de la horquilla del magnetmetro y alinela en la
direccin del campo magntico terrestre. Can la ayuda de la otra barra magnticaproduzca oscilaciones con ngulo de giros no mayores de 10 , que no tenga vibraciones
laterales. Retire todos los cuerpos magnticos unas aves que la barra este oscilando.
4.8 mida el tiempo que emplea la barra magntica en realizar 10 oscilaciones completas
y determine su periodo T. Repita esta medicin 5 veces como mnimo y registre estos
valores en la tabla 2.
N DE MEDICIONES 1 2 3 4 5
N DE OSCILACIONES
TIEMPO: t(s)
PERIODO: T(s) T=
L = ( ) m d = ( )m Bh =
Observacin: 1 nT = nanotesla = 10-9
Tesla (T)
V. CUESTIONARIO5.1 Utilice la ecuacin (6) para calcular la magnitud de la componente horizontal del
campo magntico terrestre en el laboratorio. Comparar tu respuesta para el campo
magntico de la Tierra en laboratorio con el valor terico obtenido del modelo de
referencia del campo geomagntico 2000, que se encuentra en la pgina web en lnea
http://www.ngdc.noaa.gov/cgi-bin/gmag/fldsnth2.pl y discuta las razones para las
discrepancias en los resultados.
Tabla 3 coordenadas geogrficas y altura en msnm en el patico de la FCF usando un
GPS de 100m de resolucin espacial.
# LATITUD LONGITUD ALTURA HORA LUGAR
1 12 03 36 77 04 54 95 m 12:51:00 Patio de la Facultadde Ciencias Fsicas
http://www.ngdc.noaa.gov/cgi-bin/gmag/fldsnth2.plhttp://www.ngdc.noaa.gov/cgi-bin/gmag/fldsnth2.plhttp://www.ngdc.noaa.gov/cgi-bin/gmag/fldsnth2.pl7/31/2019 Labo Electro Vii(Incompleto)
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5.2 Qu fuentes de error considera usted que han afectado a los resultado que ha
obtenido? Cmo podra superarse tales errores?
Uno de los principales errores puede ser trabajar cerca de metales
magnticos (Ej. : un imn )
La falta de precisin al momento de trazar las lneas de fuerza de la barra
magntica
Errores personales al momento de ubicar los polos de la barra magntica.
Todas estas imprecisiones se pueden superar trabajando con materiales que se puedan
maniobrar con mayor precisin y con ayuda de un papel milimetrado, escuadras y algunos
elementos que nos puedan ser tiles.
5.3 Grafique la lnea de fuerzas de la barra magntica, sealando la posicin de los polos
magnticos y las distancias L y d.
5.4 Cules son las caractersticas del campo magntico terrestre? Cul es el
comportamiento de una barra magntica dentro de un campo magntico?
El campo magntico terrestre es el mismo que el exterior a una esfera imanada
uniformemente.
La direccin de la supuesta imanacin interna forma un ngulo de unos 15 con el eje
terrestre
Las lneas de induccin salen de la superficie terrestre por todo el hemisferio sur
magntico y entran por el hemisferio norte magntico.
Su campo magntico en todos los puntos exteriores es el mismo si es debido a una
pequea barra imanada cercana a su centro.
Al introducir una barra imanada en un campo magntico, esta se dispone si esta libre para
girar de modo que su eje coincida con la direccin del campo exterior en cual est colocada.
El porqu la orienta en la direccin del campo se le atribuye frecuentemente a fuerzas
ejercidas sobre los polos del imn.
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5.5 En qu lugar de la tierra los componentes horizontal y vertical del campo magntico
terrestre son mximos? Por qu? Explique grficamente.
Las componentes sern mximas dependiendo del lugar en que se encuentren; as la
componente horizontal es mximo en el ecuador magntico y la componente vertical ser
mxima en los polos magnticos. Esto se explica claramente por la similitud que se hace
entre las lneas de fuerza del campo terrestre con las de una esfera imanada.
Es importante que en realidad el campo magntico terrestre sea muy complicado, variando
irregularmente la inclinacin y la declinacin sobre la superficie terrestre, y variando tambin
con el tiempo el grafico nos muestra un campo magntico terrestre idealizado.
VI. CONCLUSIONES Y SEGUERENCIAS
No se puede determinar la direccin del campo magntico terrestre a travs de la
brjula. Por las alteraciones que pueda tener esta o la alteracin de cuerpos
cargados.
El plano vertical que contiene a Ht (meridiano magntico) no coincide en general con
el meridiano geogrfico.