FISICA - CAPITULO 2 - PARTE 2 Motor Electrostatico · Pagina 52 La Botella de Leyden es un...

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Este es un simple motor electrostático que sehace a partir de un Disco Compacto (CD). Loque denemos hacer es:

Tomamos un disco y lo colocamos en elcentro un tubo de vidrio con la baseredondeada. Un tubo de ensayo funcionará ala perfeccción.

Luego debemos montar en una base deun material no conductor (madera, plástico, etc)tres varillas, dos de plástico o madera y unade metal. La varilla central debe tener un clavolargo para que funcione de pivote del disco,mientras que las varilla que se colocan a loslados deben tener clavos más pequeños ycolocados a la misma altura.

Si nos fijamos con cuidado en el dibujonotaremos que la varilla aislada debe tener uncablecito para poder conectar en este elaparato generador de electricidad estática. Lavarilla metálica se debe conectar a tierra.

En la foto del abajo podemos ver todo el mo-tor funcionando a la perfección. La partealuminizada del CD se quita con ayuda dealgún disolvente o simplemente raspando lasuperficie con cuidado.El motor de CD funciona con una máquinaelectrostática que tenga un voltaje no muy alto,por lo que se puede hacer funcionar con el Vande Graaf cuya construcción se detalla en estemismo libro.

con Disco Compacto

Disco compactoTubo de vidrio

Base de madera o deplástico

Varilla con clavo

Varilla metálicaconectada a tierra

Varilla Aisladaconectada agenerador

Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas

Conectara Tierra

Conectar algenerador dealta tensión(Van de Graff,etc)

Clavo afilado

Motor ElectrostaticoFISICA - CAPITULO 2 - PARTE 2

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La Botella de Leyden es un capacitor que tienedos conductores, uno en la parte exterior y otroen la parte interior. Como conductores se puedenusar trozos de lámina de aluminio (la que se usapara la cocina).

MATERIALESLos materiales que usaremos son:- Frasco de plástico para rollo de película fotográfica- Papel de aluminio (para usar en horno de cocina)- Tornillo y tuerca- Alambre delgado (clip para papel)- Pegamento- Tubo de plástico PVC- Trozo de tela

COMO SE HACE

Primero debes obtener un alambrito,corta un trozo de la lámina de aluminio y envuelvecon este el frasco de rollo de película fotográfica.

Luego debes colocar en el interior otrotrozo de lámina de aluminio, si deseas puedesusar pegamento, ten cuidado de hacer secar unbuen tiempo porque los gases que se quedanen el interio pueden hacer explotar el frasco.Toma la tapa, haz una perforación e introduceen esta un tornillo y asegura en la parte de abajoun trozo de alambre obtenido de un clip parapapel. Este alambre debe hacer contacto con lalámina que colocaste en el interior. Toma un trozode cable (con varios hilos) y sujetalo en la partede arriba del tornillo, llamaremos a esta parte"cepillo de colección". Observa el dibujo de allado.Es buena idea usar un pegamento como la clefao algún otro que no tenga agua en suscomponentes.

GENERADOR ELECTROSTATICOY BOTELLA DE LEYDEN

DE FRASCO DE PELICULA


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Generador ElectrostáticoEl generador es simplemente un tubo de pvcque se frota con un paño o un trozo de tela.

El aparato se hace funcionar colocando labotella de leyden en el borde de una mesa,lugo debes hacer que el cepillo de coleccióntoque al tubo de pvc mientras lo haces deslizarfrotando en el paño o tela. El alambre que seve que sale de l a bote lla de leyden essimplemente una conexión a tierra, en vez deesto puedes pedir a alguien que tome el frascosujetando por la parte que tiene la lámina dealumin io. Esta persona no recibirá unadescarga si no toca la lámina y el tornillo.

COMO FUNCIONALa Bote lla de Leyden, uno de loscondensadores más simples, descubiertoalrededor de 1745, de forma independiente,por e l físico ho landés Pieter vanMusschenbroek de la Universidad de Leydeny el físico alemán Ewald Georg von Kleist. Labotella de Leyden original era una botella decristal llena de agua y cerrada, con un alambreo una aguja que traspasaba el tapón y estabaen contacto con el agua. La botella se cargabasujetándola con una mano y poniendo la partesaliente del alambre en contacto con undispositivo eléctrico. Cuando se interrumpía elcontacto entre el alambre y la fuente eléctricay se tocaba el alambre con la mano, seproducía una descarga que se presentabacomo una sacudida violenta. La botella de Ley-den actual está recubierta por una capa deestaño tanto por la parte interior como por laexterior. El contacto eléctrico se realiza con unabarra de latón que atraviesa el tapón de labotella y que está en contacto con la capa in-terior de metal mediante una cadena. Se pro-duce una descarga completa cuando seconectan las dos capas por medio de un conductor. La botella de Leyden se utilizatodavía para demostraciones y experimentosen los laboratorios. PRUEBA Y USO Para usar este aparato puedes disponer detus compañeros de curso pidiendoles quehagan una cadena humana. Las personas delos extremos deben tocar el perno de la botellay el recubrimiento exterior. Todos recibirán unadescarga, no deben hacer esto personas quese encuentren mal del corazón o que tenganun marcapasos.

Experimentos para Ferias de Ciencias - M. VargasP

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CONSTRUCCIONEl oscilador es el corazón del transmisor. Tienecuatro patitas, pero sólo usaremos tres deellas. Cuando se conecta las pilas a dos delas patitas, el voltaje en la tercera patita saltaentre 0 voltios y 5 voltios, un million de vecescada segundo. El oscilador esta construido en una cajita demeta l. Los bordes de la ca ji ta sonredondeados con excepción de la esquinaizquierda. Esta indica el lugar donde se ubicala patita que no se usa. Esta simplemente sirvepara asegurar el oscilador en su lugar, perono está conectada a ninguna parte dentro dela cajita.La otra parte principal es el transformador deaudio. En este circuito se lo usa comomodulador. El modulador cambia la fuerza delas ondas de radio para igualarlas al volumende la música o la voz que desamos transmitir. El transformador lo puedes obtener de un ra-dio a transistores en desuso, este tiene dospatitas en un lado (rojo y verde en la foto) ytres patitas en el otro lado (azul, negro y verdeen la foto). El lado con las dos patitas es elque tiene baja impedancia (el lado de 8ohmios). El lado con las tres patitas es el dealta impedancia (de 1000 ohmios). El mediode de las tres patitas se llama tap central , nolo usaremos en este circuito.

Este transmisor es tan simple de construir comoel radio a cristal, fue diseñado por Simon QuellenField.El transmisor no sólo es fácil de armar sino quecabe en la palma de la mano.Dependiendo de la antena, este transmisorpuede enviar su señal de una habitación a otrao en todo el barrio.La primera versión se hizo con clips, pero estausa algunas soldaduras.

Materiales Necesitaremos estas partes: Un cristal oscilador de un megahertz Transformador de audio Es un transformador de audio de 1000 ohm a 8 ohm, tal como el Radio Shack #273-1380. Un circuito impreso generico. Enchufe para audífono, (phone plug). Tiene que ser para el jack de tu fuente de sonido. Puedes usar el 1/8 de pulgada o del tipo standar. Un conector para bateria de 9 voltios Radio Shack # 270-324. Bateria de 9 voltios Conectores tipo quijada de caimán. Son faciles de conseguir Algo de cable aislado para la antena.

Como Construir unSimple Transmisor de voz de AMSimple Transmisor de voz de AMSimple Transmisor de voz de AMSimple Transmisor de voz de AMSimple Transmisor de voz de AM

Nivel: Medio - UniversidadNivel: Medio - UniversidadNivel: Medio - UniversidadNivel: Medio - UniversidadNivel: Medio - Universidad


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COMO SE ARMA El transformador tiene dos patas de metal enel fondo que sirven para sujetarlo, pero se lospuede doblar para poder encolar a una base. El transformador se debe colocar a un costadode la base para que haya campo para eloscilador. Si usamos un circuito impreso,debemos colocarlo a la derecha, la partecobreada debe estar hacia abajo.El oscilador también tiene patitas parasujetarlo, introduce estas en agujeros y doblacon cuidado.

COMO SE USA EL TRANSMISORSe comprueba de esta manera el transmisor: Conecta el enchufe del audífono en una fuentede sonido, como un radio a transistor, un tocaCD, etc.


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Antes de comenzar debemos mencionar queel prisma de agua empieza por un rectángulode plástico acrílico. Se debe usar este plásticoporque otro tipo de plástico es más dificil detrabajar y manipular.

MATERIALES Y HERRAMIENTAS Pistola y pegamento de silicona caliente en barra. Cuchilla Regla Trozo de Acrílico de 20 x 25 cm Trozo de cartón de 20 x 7,5 cm Cinta adhesiva maskin Cocinilla eléctrica o a gas

CONSTRUCCION

Si no se consigue el plástico de lasdimensiones mencionadas entoncesdeberemos cortarlo. Para esto simplemente semide el plástico y con ayuda de una regla yuna cuchcilla se procede a rayar el plásticorepetidas veces hasta formar un canalprofundo. Una vez que el canal está lo bastanteprofundo se coloca el acrílico sobre una mesay se dobla con cuidado para que se corte porla parte que se ha rayado.También se puede tomar un trozo de madera,colocarlo sobre el acrílico en el lugar donde seha rayado y se empuja del otro extremo delplástico para que se rompa en el lugardesignado. Hay que asegurarse de que el lugarrayado está mirando hacia arriba. No quites lacubierta protectora de nylon.

PRISMA DE AGUA GIGANTE


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Luego debes tomar tres cartones de20x7,5 cm, colocarlos sobre el trozo de plásticoacrílico y segurarlos con cinta adhesiva alacrílico. Para esto debes quitar la cubiertaprotectora de nylon y tener mucho cuidado deno rayatr el acrílico accidentalmente.Lo que desamos hacer es doblar el plásticoacrílico, industrialmente se usa un calentadorde cinta, el cual calentará el plástico justo en ellugar donde deseamos doblar. Obtendremosel mismo resultado tapando el plástico concartón excepto en los lugares dondedeseamos doblar.

Coloca dos cartones en los extremos delplástico para así tener distancias iguales. Cortaun trozo grande cinta adhesiva para dibujollamada “maskin” (es de papel y resistirá elcalor) y coloca sobre uno de los cartones,sujetándolo al plástico. Debes hacer lo mismocon el otro trozo de cartón.

Toma la tercera pieza de cartón y colócalajusto en el centro, entre los dos otros cartonesque sujetaste inicialmente. Ten cuidado de quela distancia entre los tres cartones sea lamisma. Esto es muy importante para que tuprima tenga lados iguales. Debes hacer unaagarradera en esta pieza del centro la cual tepermitirá sujetar el conjunto cuando estéscalentándolo.


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Ahora debemos calentar y doblar elplástico. Es bueno hacerlo con las ventanasabiertas porque se producen gases.Al calentar el plástico debe estra unos 10 cmsobre las llamas de la cocina a gas, de maneraque la temperatura no llegue a quemar loscartones. Se debe sujetar de la agarradera ymover continuamente hacia atras y adelantepara que el calor se distribuya uniformemente.Después de varios minutos notarás que unode los lados se comienza a doblar, no pares ysigue calentando uno o dos minutos más.

Cuando creas que ya ha calentado losuficiente y se dobla facilmente, toma elconjunto y dobla hacia hacia el plástico. Debesportegerte las manos con guantes gruesosdebido al calor. Si el pástico deja de doblarseen forma fácil, debes calentar una vez más delo contrario se romperá. Si llega a ocurrir estono te preocupes porque se puede pegar consilicona caliente en los siguientes pasos.

El siguiente paso es encolar todo elconjunto con silicona caliente. Se deben lijarlos extremos que deseamos encolar para quela silicona sujete mejor el plástico. Usa una lijapara madera.Para hacer un trabajo fino debes colocar lasilicona en capas delgadas si deseas poneruna capa gruesa de una sola vez es posibleque caigan gotas al plástico y el prisma nofuncione adecuadamente.Es buena idea comenzar el trabajo colocandocinta adhesiva al triángulo de plástico si hyaun espacio demasiado grande.Luego se procede a encolar a la base queconsiste en dos cuadrados de plástico acrílicode unos 10 x 10 cm.Finalmente y luego de haber revisado siexisten fugas, se hace un agaujero en uno delos cuadrados de acrílico por el cual se debeverter agua. Usa un tapón de goma para evitarque el agua se salga.


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RELOJ DE AGUAAlguna vez te preguntastecómo las personas sabian lahora antes de la invención delreloj?

Los romanos y otras personas de laantiguedad usaban la sombra del sol con unaparato llamado reloj de sol o gnomon.

Al girar la Tierra sobre su eje, el sol parece moverse en el cielo.

Esto hace que lasombra se mueva enlas marcas del reloj.

Claro que en los dias nubladoshabia que adivinar la hora.

Hagamos un reloj para los días nublados!

Una botella de plástico de un litro

Un vaso de papel o de plastoform

Un reloj con segundero

Una regla

Un lápiz

Agua

Cinta masquin

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COMO SE HACE

Con la ayuda de una persona mayor corta la parte de arriba de la botella, unos 7 cmdebajo de la parte superior.

Pega un trozo de cinta masquin en la superficie de la botella desde la parte de arriba ala de abajo. Debe estar colocada lo más recta posible.

Perfora un pequeño hoyo en la base del vaso. Coloca el vaso en la parte de arriba de labotella.

Alista tu reloj. Vierte agua en el vaso y comienza a controlar el tiempo en el reloj (fíjate enel segundero y el minutero). Mantén el agua hasta la mitad del vaso para que salga en formacontinua. Pide ayuda de un amigo para que uno de ustedes observe la hora mientras el otromarca en la cinta.

Cuando hayan transcurrido 30 segundos, haz una marca del nivel del agua en la cintamasquin. Debes hacer esto cada 30 segundos por 5 minutos. Estaban las marcas espaciadasuniformemente?

Coloca otro trozo de cinta al lado de la anterior. Esta vez haz las marcas cada minuto,debes hacerlo por 5 minutos.

Alguna de las marcas ha coincidido?

Será esta una buena forma de saber la hora?

Todos sabemos que 60 segundos hacen un minuto, 60 minutos hacen unahora, y que 24 horas hacen un día, pero de donde han salido estos númeroses algo que no se sabe con certeza.

Al parecer los culpables son los babilonios, personas que vivieron hacemiles de años en el Golfo Pérsico.

Los babilonios tenían una manía con el número 6. Su año tenía 360 días.También inventaron los relojes de sol, diviendo el día en 12 segmentos queluego se volvieron horas.

Hoy en día usamos multiplos de 6 para nuestras propias medidas deltiempo!!!

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Tren que Levita

ConstrConstrConstrConstrConstrucciónucciónucciónucciónucción

Las rieles son dos cintas magnéticascada una mide unos 50cm de longitud y 1,5cm con su polo norte apuntando hacia arriba.Se colocan a 1 cm de los bordes de una tablao lámina de melamina de unos 60 cm de largoy 15 cm ancho. Se colocan en los lados y alos extremos unas láminas de maderavenesta (contrachapado) o cartón., de unos6 cm de alto. Uno de los lados se puede hacerde plexiglas o plástico acrílico para queveamos flotar al tren sobre las rieles.

La plataforma se hace de un trozo deplastoform (espuma de plástico, telgopor) nomuy grueso de 13cm de ancho y unos 20cmde largo. En laparte de abajo se coloca unpar de cintas magnéticas que tengan la mismalongitud que la plataforma. Se colocan muycerca de los bordes.

Con este experimento se demuestra que los polos iguales se repelen. Tenemos una plataformaque flota sobre un par de rieles magnéticas y gracias a un suave impulso se puede desplazar deun lado al otro. Es muy similar en concepto al MAGLEV que se ha desarrollado en Alemania,Japón y Francia.

En los extremos de la plataforma y a ambos lados de la base se colocan imanes en formade disco. Con la cara norte hacia arriba, de manera que funcionen como resortes cuandoplataforma llegue a uno de los extremos de la base y los imanes colocados a la misma altura serepelan. Se puede colocar un trozo de plastoform a ambos extremos de la plataforma paraencolar ahí los imanes.


Los IMANES los puedes conseguir también de algunoselectrodomésticos, si no consigues cintas puedes probarcon imanes circulares obtenidos de figuritas de pl[asticoque se pegan a los refrigeradores. Las figuritas secolocaron para que simulen ser los pasajeros.

COMO FUNCIONA

Le damos al tren un empujoncito para vaya de un lado a otro de la base. Lo verás flotar sobrelas rieles. Los imanes en los extremos evitan que el tren se estrelle contra las paredes al finalde la base.

CONCLUSIONES

Este experimento sirve de demostración, nos muestra que los polos iguales se repelen y polosdesiguales se atraen.

Abajo se puede ver un diagrama simplificado que muestra las areas de atracción y repulsiónentre los imanes del experimento.


COMO HACER UN

COHETECON UN PALITO DE FOSFORO

Este es un sencillo cohete que se hace con un palito de fósforo, un clip para sujetar papeles ypapel de aluminio (del usado para hornear).

Cómo se haceCómo se haceCómo se haceCómo se haceCómo se hace

Primero debes obtener un gancho demetal o un alambrito, corta un trozo del papelde aluminio y envuelve con este el palito defósforo junto al gancho o el alambrito.Quedará un canal por el que deben salir losgases de la combustión de l fósforo.Obtendrás algo como lo que se ve en la fotode al lado.


TTTTTorororororrrrrre de lanzamientoe de lanzamientoe de lanzamientoe de lanzamientoe de lanzamiento

Se la hace del clip. Simplemente lo separas del medio. La parte más ancha va haciaabajo y en la parte angosta del clip debe ir colocado el cohetito.

El cohetito se hace funcionar colocando la llama de un encendedor en la parte en quese encuentra la cabeza del palito de fósforo, al cabo de un momento el fósforo se enciende y losgases que salen por el canalito lo impulsan hacia arriba debido a la Ley de la “acción y reacción”.TEN MUCHO CUIDADO AL HACER ESTE EXPERIMENTO Y PIDE LA AYUDA DE UNA PER-SONA MAYOR.


MOTOR SUPER SENCILLO

Para construir este sencillo motor se usan muypocos materiales, el principal es un alambre decobre esmaltado (No 28 o cualquiera que setenga a mano), el cual se lo enrrolla sobre unaforma cilíndrica. Como ves en la foto de abajo sepuede usar incluso una pila. Debes dejar losextremos libres y estos deben estar justo al mediode la espiral.

LA SEGUNDA PARTE

Es muy importante puesto que debes tomar laespiral y colocarla sobre la mesa de trabajo ylimpiar uno de los extemos del alambre con ayudade una lija de agua. Para que esto sea más fácildebes quemar con un fósforo ese extremo y luegolijar el esmalte que se ha quemado. Despuésdebes colocar la espira como se ve en la foto deabajo y limpiar con ayuda de un cortaplumas otijeras SOLO LA MITAD del esmalte del otroextremo del alambre, me explico: supongamosque el alambre lo ampliamos y lo vemos ahoracomo un cilindro, debes limpiar el esmalte enforma longitudinal del cilindro.


EL PASO FINAL

Ahora simplemente queda construir una base de madera con dos soportes hechos de alambreobtenidos de unos clips o sujetapapeles. En estos debes conectar los cables que luego seconectan a la pila. Para evitar que el motor vaya de un extremo al otro se pueden colocar pequeñasesferitas de vidrio o plástico (nosotros las obtuvimos de un collar). Finalmente coloca debajo dela espiral un imán (el más potente que puedas conseguir, te aconsejamos un imán obtenido deun parlante en desuso) y sujétalo con pegamento.

El motor se hace funcionar dándole un ligero toque en la parte de arriba haciendo que gire,luego de unos instantes girará despidiendo chispas por los contactos de los extremos y losalambres.

En la foto de abajo puedes ver un motor que no usa imán.


Campo ElectrostaticoMater ialesMaterialesMater ialesMaterialesMateriales

· Globo Grande· Moneda· Mondadientes plano· Vaso de plástico transparente

ProcedimientoProcedimientoProcedimientoProcedimientoProcedimiento

Haz parar la moneda de costado.

Balancea un mondadientes plano sobre el borde de la moneda.

Con cuidado cubre la moneda y el mondadientes con un vaso de plástico transparente.

Infla el globo y anuda el cuello.

Forta el globo en tu cabello varias veces para “cargarlo” (Para esto tu cabello debe estarlimpio y seco.)

Luego de que el globo se ha cargado, sostenlo cerca del vaso de plástico y muévelo alrededor

¿Que ocurre con el mondadientes dentro del vaso?

MarMarMarMarMarco cocococo TTTTTeóricoeóricoeóricoeóricoeór ico

Al frotar el globo en el cabello o en una chompa, este secarga con partículas llamadas electrones. Loselectrones del cabello o la chompa son llevados hastael globo. Los electrones (que tienen carga negativa) sonatraídos por las partículas de carga positiva delmondadientes. Esta atracción es lo suficientementefuerte como para causar e l movimiento delmondadientes.


2. MARCO TEÓRICO2. MARCO TEÓRICO2. MARCO TEÓRICO2. MARCO TEÓRICO2. MARCO TEÓRICO

Uno de los más populares aparatos científicos que se han inventado es el Buzo Cartesiano,recibe este nombre en honor al gran científico y filósofo francés René Descartes (1596 - 1650).

En esta ocasión presentamos este sencillo aparato (que tiene más de 300 años de antigüedad),se puede realizar de muchas formas; una de las más comunes consiste en usar un frasco devidrio con boca ancha cuyo interior se ha llenado con agua y un pequeño frasquito con el mismolíquido colocado boca abajo. La boca del frasco grande se cierra con un trozo de goma. Alempujar la goma se logra que el frasquito baje dentro del frasco grande.

3.3.3.3.3. MA MA MA MA MATERIALESTERIALESTERIALESTERIALESTERIALES

- Un vaso grande

- Una botella de gaseosa desechable

de plástico transparente de 2 litros

- Gotero de vidrio o plástico

- Agua

- Globo de hule pequeño

- Silicona caliente en barra

BUZO CARTESIANO1.1.1.1.1. OBJETIV OBJETIV OBJETIV OBJETIV OBJETIVOSOSOSOSOS

1.1 Objetivo general

Nuestro objetivo general es el de construir un sencillo aparatoque nos permita el estudio de las leyes de arquímedes sobrela flotabilidad.

1.2 Objetivo Específico

El objetivo específico de este experimento consiste enconstruir un sencillo aparato experimental que sea similar alfamoso Buzo cartesiano. Deseamos usar materiales caserosque nos permitan estudiar las causas por las que flota unsubmarino y demostrar la compresibilidad de los gases y laimposibilidad de comprimir el agua .


4.4.4.4.4. PR PR PR PR PROCEDIMIENTOCEDIMIENTOCEDIMIENTOCEDIMIENTOCEDIMIENTOOOOO

5.5.5.5.5. FUNCION FUNCION FUNCION FUNCION FUNCIONAMIENTAMIENTAMIENTAMIENTAMIENTOOOOO

Al apretar la botella con nuestras manos aumenta la presiónen su interior, lo que comprime el aire dentro del gotero, alcomprimirse el aire Se reduce su volumen. Esto deja espacio

para que entre más agua en el gotero. El buzo aumenta depeso y se hunde.

Cuando se reduce la presión en la botella, el volumen de airedentro del gotero aumenta. Esto obliga a que salga agua del

gotero y, al reducir su peso, el gotero sube.

No debemos olvidar que el agua es incomprensible, es decir,que no se puede comprimir como el aire.

En un submarino de verdad ocurre lo mismo. El submarinotiene compartimientos vacíos en su casco, llamados lastre.Cuando estos se abren, se llenan de agua y el submarino se

sumerge al aumentar de peso.

Llenamos la botella con agua. También llenamos con agua elvaso pero sin que rebalse.

Tomamos el gotero y absorbemos agua del vaso, pero sólo lo

suficiente como para que apenas flote en el agua del mismovaso. Si se hunde debemos dejar que escape un poco de aguay volver a hacer la prueba, con esto ya tendremos un Buzo

Cartesiano.

Ponemos el buzo, es decir el gotero, dentro de la botella y latapamos.

Apretamos con cuidado la botella y observaremos que el buzo

baja de acuerdo a la presión que estamos ejerciendo. Si nobaja en forma adecuada, debemos absorber un poco más deagua del vaso.

Luego, reducimos la presión en la botella, sin dejar de observarel buzo.


Cuando no se presiona la botella, elagua en el interior del gotero igualala presión del aire. El gotero no subeni baja.

Cuando se presiona la botella, el agua, queno se puede comprimr hace presión sobreel aire y lo comprime, con esto el aguaingresa al interior del tubo del gotero y estese poden más pesado y baja.

Cuando el agua es bombeada fuera de los lastres por medio de tanques de aire comprimido,que lleva el propio submarino, éste reduce su peso, por haber perdido el agua y sale a flote.


COMUNICADORCOMUNICADORCOMUNICADORCOMUNICADORCOMUNICADOR

LASERLASERLASERLASERLASER

MATERIALES

1 amplificador

1 Walkman o tres en uno

1 Transformador de salida de audio

1 LDR (resistor dependiente de la luz)

2 Enchufes (1 monoaural y otro estereo)

Cables de conexión

Porta – batería de 2 pilas

Porta bateria de 1 pila

Pilas

Base de trupán

Cajas de plástico

Cables de conección

CONSTRUCCIONCONSTRUCCIONCONSTRUCCIONCONSTRUCCIONCONSTRUCCION

El comunicador tiene dos partes principales: eltransmisor y el receptor.

Primero haremos el transmisor: se quitan las pilasdel puntero láser. Luego se conecta en el interior uncable, usualmente se encuentra un resorte, es a estedonde se debe conectar el cable. Se conecta otrocable al tubo del láser que es de metal, como haydiferentes tipos de punteros láser, será necesariohacer pruebas con los conectores. Además se tieneque apretar el interruptor del láser con ayuda de unacinta adhesiva para que se quede encendido.

Laser desarmado que se puedeusar sin necesidad de usar cintaadhesiva

Circuito del emisor


Ahora se conectan las pilas (tres pilas) a los cables para que funcione, si no lo hace hay querevertir las conecciones, es decir cambiar la polaridad. Una vez que el láser funcionadesconectamos uno de los cables, tomamos el transformador de audio y lo conectamos talcomo se ve en el dibujo. Notaremos que se debe conectar al láser el lado del transformador quetiene tres terminales, es el lado que tiene más resistencia, unos 1 000 ohmios. Notemos que nose debe conectar el Terminal del centro.

En el otro extremo del transformador se debe colocar un conector (jack) para audífono del tipoestereo.

El receptor es muy simple, sólo se debe conectar el LDR en serie con una pila seca pequeña yun conector del tipo monoaural, tal como se ve en la foto.

Se conecta

Se conecta

No se conecta

Transformador de Audio

Puntero Laser

Jack o conectorestereo

LDRConector (jack)Monoaural

Pila


En la foto podemos ver un LDR (Resistor Dependiente de la Luz) que usaremos como detec-tor de la luz laser.

En el diagrama se puede ver como son las conecciones.

UN SENCILLO RECEPTOR

Si se usa un audífono piezoeléctrico, se puede hacer un receptor laser muy sensible que nosevitará el uso de un apmlificador consus respectivos parlantes. Simplemente se lo debe conectara una celda solar tal como se ve en la fotografía de abajo.

Si la celda solar es muy cara o no sepeude conseguir se usa un LDR desulfuro de cadmio (fotoresistor). Loscables del audífono se conectan talcomo se ve en la fotografia la batería ylos audífonos junto con el LDR están enparalelo. Se conecta un resistor de 220ohmios en serie con la bateria parareducir el consumo y evitar que serecaliente el LDR.

S


PRPRPRPRPROCEDIMIENTOCEDIMIENTOCEDIMIENTOCEDIMIENTOCEDIMIENTOOOOO

Se apunta el haz del láser contra el LDR y se enciende el circuito, ya sea un radio o el micrófonoy se modula el láser.

El laser (transmisor) debe estar conectado a la salida del audífono de un aparato de moderadasalida de audio.

El receptor se conecta a un amplificador (si no estamos suando receptpr de audífono) y se debeenchufar a la entrada del micrófono. El amplificador debe tener una buena potencia para que seescuche la señal proveniente del transmisor.

El láser funciona como transmisor, el modulador es un transformador colocado en el circuito conel láser. El transformador tiene dos bobinas, una de ellas se conecta en serie con el láser y unaspilas. La otra bobina se conecta a un radio u otra fuente de señal. Esta señal se quita y añade dela pilas, y el laser cambia su brillo junto con el volumen de la música o la voz de la señal.

El otro circuito funciona como demodulador, el LDR detecta los pulsos de luz que son amplificadospor el amplificador para finalmente convertirse en una serie de señales eléctricas que hacenfuncionar al parlante que convierte estas señales en sonido.

Aparato de sonido

Transformador deaudio

Puntero Laser


Dependiendo donde se vive, se puede observar la humedad en forma fácil. En algunos lugareses difícil por lo desértico y en otros muy fácil.

Las diferencias en el contenido de humedad han conformado la evolución de las especies.Pero ya sea que se está interesado en metereología o en la biología se necesita algúna formade medición. Este aparato que describimos nos permitirá hacer mediocnes de la humedadrelativa, que es la relación de agua presente en la atmósfera en la cantidad máxima que puedesoportar a una determinada presión y temperatura.

Uno de los más sensibles aparatos para detectar la humedad es, aunque no se crea, el cabellohumano. El cabello se alarga cuando está húmedo y se encoge cuando hay sequedad. Lalongitud del cabello, por tanto, nos ayudará a monitorear la humedad relativa del ambiente conbastante precisión. Se puede construir un detector de humedad o higrómetro que es sensible ybarato.

El aparato que describiremos aquí usa un solo cabello que hace girar un espejo que a su vezrefleja el haz de un láser en una escala. La posición final del haz del láser indica la humedadrelativa del ambiente. Aunque este aparato no funcionará a temperauras debajo de cerocentígrados (temperaturas de congelamiento), es bastante versatil.

HIGROMETRO DE CABELLO

Frasco de plástico que sirve deprotección a todo el conjunto

Trozo de varilla de madera parasegurar el hilo

Hilo con un giro de360 grados

Cartulina negra conuna ventana cortada

Escala graduada encolada a lacartulina negra permite que laluz del puntero laser se vea confacilidad

Banda de goma que seasegura a una armella

Armella, se asegura a la base

Base circular de madera

Corte de un tercio del frascode plástico permite fácil

Interruptor externo

Cables del interruptorque van al puntero

Cabello asegurado a una delas paredes con pegamentorápido

Puntero láser

Cables que van del puntero alas pilas

Portapilas

Varilla de madera parasoportar al puntero láser


Primero, necesitaremos un cabello largo y recto, luego se lo lava con agua y jabón para quitartodos los aceites naturales. Se neceita también un recipiente donde entrarán todos losdispositivos del instrumento. Este recipiente debe ser rígido pero de un material fácil de cortary perforar, se puede usar un recipiente de plástico.

El reflector debe estar muy quieto pero ser lo más liviano posible. Un cubreobjetos de vidrio(para microscopía) es ideal, pero no es muy reflectante, esto se puede solucionar usando láminade aluminio. Se coloca un trozo de lámian sobre un trozo de cartulina y se hace un agujero conuna perforadora. El disco de aluminio que queda es el que se usa; se lo asegura al cubreobjetosde vidrio conayuda de pegamento.

Con ayuda de un mondadientes se aplica pegamento a la diagonal de la parte de atrás delcubreobjetos. Luego se coloca sobre el pegamento un trozo de hilo y se lo cuelga, colocando unpeso en el extremo inferior del hilo para que seque bien recto.

Luego se pega el cabello a una de las esquinas del cubreobjetos con una gota de pegamento.

La sensibilidad del instrumento depende de dond se coloca el cabello, cuanto más cerca delhilo, más grande el ángulo que debe girar el espejo. Se deben hacer algunos experimentoshasta encontrar el lugar más adecuado.

Luego de que el pegamento ha secado, se asegura el hilo a la parte superior del frasco deplástico. La parte inferior del hlo se sujeta a la base de madera con ayuda de una banda degoma (liguita) que ayuda a mantenar la tensión. Antes de sujetar el extremo libre del acabello,se hace girar el reflector en sentido de las manecillas del reloj una sola vez; de esta manera elreflector jalará del cabello y se mantendrá en tensión.

Un puntero láser se usa como funete de luz porque es extemadamente brillante y se puede verfacilmente, hasta a la luz del día. Es necesario que se sujete el puntero en su lugar y se coloquenlas baterias y un interruptor en la parte exterior del frasco de plástico, lo que evita que se toqueel puntero para no descalibrar todo el instrumento.

El puntero láser se coloca sobre una varilla de madera de la altura necesaria y se encola conpegamento epóxico, tal como se ve en los dibujos.

Para hacer la escala se fotocopia la escala de una regla, se corta el papel en una tira de unos 5centímetros de ancho, se encola esta escala detrás de una cartulina de color negro en la cual seha cortado un trozo rectangular de unos 3 cm de ancho. Para hacer que el papel se haga unpoco traslúcido se le aplica aceite de bebé.

La cartulina, junto a la escala se encolan den la parte de atrás del frasco de plástico, se debehacer un corte en forma rectangular tal como se muestra en los dibujos.

El higrómetro es fácil de calibrar. Primeo se lo lleva al baño y se hace funcionar la ducha. Al subirla humedad, se nota que la luz del puntero láser se va a la derecha. Cuando el cabello se hasaturado, se marca en la escala, pero sse debe esperar unos 20 minutos antes de hacerlo. Estepunto representa 100 por ciento de humedad.

Se puede obtener cero humedad colocando en el interio del higrómetro un químico que absorvala humedad, como por ejemplo gelatina en polvo, carbón activado y gel de sílice que vien enpequeños saquitos en el interior de aparatos electrónicos.


En general, la escala de humedad no es linear entre la marca de 100 y de 0, por lo que hayq eycaliobrar con ayuda de un aparato comercial. Una forma de hacerlo es colocar el aparato en elexterio y comparar con los datos que nos dan por la radio o la televisión.

Una vez apropiadamente calibrado este aparato, se pueden llevar a cabo diversos experimentos;se pude medir la taza de evaporación de diferentes tipos de suelo en el aire seco y a variastemperaturas, o se puede monitorear la transpiración de las plantas bajo varias condiciones deluz y temperatura, etc.

Hilo

Cabello

Trozo de papel de aluminiocortado en forma circular conperforadora para papel

Vista anterior Vista posterior

PegamentoCubreobjetos

EL MOTOR DE STIRLINGEsta es una sencilla versión del motor stirling basado en el modelo que construyó en 1876 A.K.Rider. No es probable que ponga en apuros a los motores clásicos, por su escasa portencia útil,pero es fácil de construir con materiales caseros y permite estudiar el proceso termodinámicque lleva asociado.Esta versión no necesita ni cilindros ni pistones finamente torneados. Se usan dos latas degaseosa y dos depósitos para el agua, que pueden ser dos latas de conservas o de leche enpolvo, la única condición es que sean más grandes que las latas de gaseosa.

MATERIALES*Alambre grueso, para construir el cigueñal* 8 placas de aluminio de 3 mm de grosor, para los cojinetes* 2 brazos de madera, para apoyar el cigueñal* Polea de 20 cm de diámetro, volante del motor* 2 latas de gaseosa, para los pistones* 2 varillas de madera de 5 mm de diámetro por 90 cm de largo, para las bielas* Pegamento de secado lento (poxilina), soporta mejor el calor.* 2 Latas de conserva, para los depósitos de agua.* 3 trozos de tubos de cobre de 20 mm de diámetro por 15 cm de longitud, para el conducto queune ambos depósitos.* 2 codos de tubería de cobre, que nos servirán para unir los trozos de tubería y construir unconductor en forma de U.* Soldadura de plata, para soldar el conductor a los depósitos y unir el conductor. (Este tipo desoldadura soporta mejor las temperaturas y es más resitente que la soldadura de plomo. Parasu aplicación se debe lijar la zona a soldar, aplicar un ácido sobre la superficie y la zoma de lalata. Por último se aplica un soplete para fundir la soldadura.)* Cinta de vinilo, para el trozo de tubería que no se suelda, así se lo une sin que sufra pérdidasde fluido y para tapar el agujero de drenaje.* 2 armellas, para que las bielas no se desvíen de su camino.* Listón de madera de 50 mm x 75 mm x 120 cm, para hacer el montaje del motor sobre este.* Tiras metálicas enrrolladas que actuarán como regenerador.* 12 arandelas* 6 Tuercas* 2 Pernos largos* 2 Pernos cortos

CONSTRUCCIÓNEl cigueñal se lo construye de alambre grueso, para que no se doble durante el funcionamientodel motor, descansa sobre dos placas de aluminio que sirven de cojinetes. En cada placa setaladran orificios. En el borde superior se hacen muescas (o entalladuras) donde se apoya elcigueñal, para luego atornillarlas a un brazo de madera, tal como se ve en los planos en colormorado.El volante es una polea de 20 cm de diámetro con un surco en V por el cual pasa una correa. Almedio se coloca una trozo de varilla de madera en el cual se ha perforado justo en el medio unagujero para el alambre del cigueñal. Se encola el alambre a agujero de la varilla de madera


con ayuda de pegamento epóxico (poxilina, por ej.)El alambre del cigueñal tiene que sobresalir de los cojinetes de tal manera que sus extremospuedan cortarse y doblarse dejando tramos de unos 5 cm perpendiculares al eje del cigueñal.Esos tramos finales tienen que quedar perpendiculares vistos uno al otro de costado.Con una sierra se cortan las tapas de las latas de gaseosa. Se las coloca boca abajo y seencola varillas de madera en su tapas del fondo. En el montaje final del motor se encolan losextremos superiores de estas bielas a una placa de aluminio cada una. A su vez cada placa vamontada con tuercas y arandelas a un perno largo. Este perno atraviesa otras dos bandas dealuminio que están unidas a los extremos exteriores de las manivelas con un perno corto y unatuerca. El conjunto completo se llama “muñequilla del cigueñal”Hay que fijar cada lata de conswervas a un trozo de tubería de cobre. En el fondo de cada latase hacen cortes radiales con una navaja, forzando hacia el interior el trozo de tubo, que se abrepaso por las aletas que hiceron los cortes. Se deja afuera unos dos centímetros de tubo. Sesuelda la junta del tubo con la lata. Una vez colocadas las dos latas grandes, se las coloca sobresus extremos abiertos. A continuación se sueldan los codos a cad uno de los tubos, en suposición correcta.Se toma el tercer trozo de tubo y se abre un orificio por la mitad. Se suavizan los cantos y luegose los cierra con varias vueltas de cinta de vinilo. Este agujero sirve como drenaje. En los dibujosse puede ver que se usa un trozo de tubo con una tapa para el drenaje, aunque esto es mástrabajoso. Se suelda este tubo al codo que corresponde al depósito caliente. Se asegura elcodo al epósito frío con unas vueltas bien apretadas de cinta de vinilo, de modo que el sistemapueda desmontarse posteriormente para añadir un regenerador o cambiarlo si se desea.

BIELAS

LATA DEMEDIO KILODE CAFE,DEPOSITOCALIENTE

LATA DEGASEOSA(CILINDRO)

TUBO DE COBREDE 20mm D.I.

CODO A 90GRADOS

EMPALME PARAEL DRENADO

MONTAJE DETUBOS YLATAS


Ahora se debe construir un chasis sobre el cual se instalan los depósitos de agua y permite unfacil acceso al drenaje.Después de pasar las bielas por las armellas atornilladas al pie que soporta el aparato, se fijanlas bandas metñalicas externas de las muñequillas con el pegamento o cinta adhesiva.Para que el volante tenga una masa que le permita completar una vuelta, una vez que el motorse pone en marcha, hay que añadirle peso. Se pueden sujetar tornillos grandes o trozos demadera, etc., con cinta adhesiva.Por último se engrasan los cjinetes y se comprueba si el volante y las latas se mueven sindificultad.

FUNCIONAMIENTOPara poner a punto el motor se hace girar el cigueñal hasta que las manivelas queden a 45grados respecto de la vertical. Luego con el drenaje abierto se llena el depósito frío de agua fría,hasta que rebose el tubo y salga por el drenaje. Después se echa agua caliente en el depósitohasta que también rebose. Se cierra el drenaje y se empieza a calentar el depósito caliente.Esto se lo puede hacer con un soplete o un mechero Bunsen.El depósito caldeado es el acumulador de calor, el otro depósito es el acumulador de frío. Sutemperatura se mantiene por radiación y por convección térmica. Los depósitos llenos de aire( donde se incluye el tubo que conecta los depósitos), hacen de cilindro. El tubo mismo o unaesponja metálica que se introduzca en este hacen de regenerador. El órgano metálico al queestán unidas las latas es el volante.Los dibujos de la figura de abajo muestran la respuesta del aire confinado en la parte inferior delaparato al calentamiento y al movimiento del volante. Se representan los niveles de las latas ydel agua, la dirección del flujo del aire y las orientaciones de las manivelas para ocho etapas.Los rótulos de las manivelas indican si están conectados al depósito caliente o al frío.


Rotacion de la manivela

Movimiento del aire Fuente decalor

Para seguir el ciclo consideremos el motor cuando pasa por la etapa a, nada más salir de laetapa h. Durante la etapa a,la subida de la lata calinete es más rápida que el hundimiento de lalata fría. Luego las dos suben hasta llegar a c.Apartir de allí la lata fría se eleva más rápidamentede lo que se hunde la caliente, hasta que llegan a d.Adviértase que, durante la transicion de h ad, la lata caliente contien más aire que la fría. Lo que significa que hay más aire calentándoseque enfriándose, por lo que la presión del aire aumenta. También se observa que del paso de ha d el volumen del aire aumenta. Esta expansión es causada por la presión adicional, lo quesignifica que el aire efectúa un trabajo sobre las latas y por tanto sobre el volante.Las variaciones del volumen y de presión son exactamente las opuestas cuando el motorevoluciona sobre entre d y h. El volante realiza trabajo sobre el . El movimeiento neto de laslatas comprime el aire. El desplazamiento del aire a la lata fría disminuye su temperatura y portanto su presión. Durante la compresión la presión del aire es baja y por ello la presión querealiza el volante sobre el aire es menor que el realizado por el aire sobre el volante durante latransición de h a d. De esta forma el aire realiza un trabajo neto.


La ventaja principal de este tipo de arquitectura es que la red puede aprender. Específicamente,puede ajustar la fuerza o velocidad de las conecciones entre unidades. Al hacerlo así lasconecciones modifican la salida de una unidad antes de alimentar la señal a la siguiente unidad.Algunas conecciones se vuelven más fuertes y otras más débiles. [ver “How Neural NetworksLearn from Experience,” by Geoffrey E. Hinton; SCIENTIFIC AMERICAN, Septiembre 1992].

Una descripsión de un programa casero de una red neural ha aparecido en “The AmateurScientist,” Septiembre 1992]. Lo que se describe aquí es la construcción de una simple redneural. Usando un motor, este circuito seguirá el movimiento de una fuente de luz, como el Sol.Todas las partes se puen encontrar en una tienda de electrónica.

La operación del circuito es simple, particularmente porque usa una sola neurona. La neuronaes un circuito integrado, un amplificador operacional 741.

Las redes neuralesartificales son sistemaselectrónicos quefuncionan y aprendende acuerdo a modelosbiológicos de la mentehumana.

En una red neura lartifical, los objetosllamados unidadesrepresentan loscuerpos de lasneuronas. Lasunidades t ienenconecciones quereemplazana lasdendrit as y a losaxones. Lasconecciones ajustan lafuerzae las unidades aligual que lasconecciones entre lassinapsis y transmitenlas señales a las otrasunidades. Cadaunidad, al igual que lasneuronas rea les ,dispara sólo si la señalde ingreso excede unvalor determinado.

NEURONA ELECTRONICANEURONA ELECTRONICANEURONA ELECTRONICANEURONA ELECTRONICANEURONA ELECTRONICA

Figura 1: Red neural que rastrea el Sol manteniendo dos fotosensoresigualmente iluminados. Un motor que gira muy rápido necesitaría serconectado a una polea para bajar su velocidad.

Motor de 1 rpm

Fotocelda

Sistema de poleas

Circuito de red

Ambas fotoceldasigualmentes expuestas a laluz

F otocelda izquierda ensombra, giro a la derecha

Fotocelda de recha ensombra, giro a la izquierda


Dos fotoceldas de sulfuro de cadmio (o LDR) actúan como sensors neurales, y le dan unaentrada al mplificador operacional. La resistencia de estos componentes, cambia en proporcióna la intensidad de la luz. Con cemento epóxico se pegan estos dos lementos un par de centímetrosaparte en un delgado trozo de plástico, este tablero de plástico es de unos 3 centimetros deancho por 5 centimetros de largo. Luego se fija un trozo de plástico similar al medio entre losLDR. Esta pieza debe ser opaca y se la puede pintar de negro.

El resto del circuito se lo construye en una superficie a unos centímetros del emsamble fotosensor.Se puede usar un tablero perforado o similar.

la fuente de alimentación es un par de baterías de 9 voltios. Se conectan ambas baterias juntas;el terminal positivo de una de ellas al negativo de la otra (conección a tierra). Esta configuracióndeja un terminal abierto en cada batería, creando una fuente bipolar. Cuatro componentesnecesitan corriente: las dos fotoceldas, el CI 741 y el motor. Se conectan estas partes en paraleloa las baterias. Para conveniencia se pude conectar un interruptor.

En el diagrama esuqemático de abajo se notan varios resitores. Ellos actúan para estabilizar lacantidad de corriente que fluye por el circuito. Un potenciómetro de 10 k ohmios se conecta auna de las fotoceldas. Este componente regula el voltaje recibido por el CI 741.

Se conectan los fotosensores en las patas 2 y 3 del CI 741. La fuente de poder va a las patas 4y 7. la señal de salida es en la pata 6 y llega a dos transitores. Uno, el Q1, es del tipo NPN, elotro, Q2, es del tipo PNP, estos transistores activan el motor y en un sentido se pude decir queson neuronas motoras artificiales.

Figura 3: ESQUEMA DEL CIRCUITO de la red neural. El CI 741 actúa como la neurona.

CI 741Amp.Operacional

FUENTE BIPOLAR



El motor es de corriente contínua de bajo voltaje. Se puede usar uno de 12 voltios de unagrabadora en desuso. Es convenitnmte que se use um motor de 1 revolución por minuto. Si elmotor que tenemos es muy velóz tenemos que recurrir al uso de poleas para bajara la velocidad.(ver figura1). El motor debe tener un eje de unos 6 cm de longitud. En caso contrario se loextiende con un tubo de plástico inserto en el eje.

Para entrenar el circuito se exponen ambas fotoceldas a igulae niceles de luz de una lámparacolocada directamente encima. Se ajusta el potenciómetrop hasta que el motor se para. Esteproceso altera la señal de manera que ambo sensores reciben igual iluminación y el Ci 741 nogenera voltaje. bajo condiciones iluminación desigual, la salida del CI es un voltaje positivo(activando el transistor NPN) o negativo (activando el transistor PNP).

Para comprobar el circuito se cubre una de las celdas y el motor comenzará a girar y se pararácunado se deja al descubierto. Al tapar la otra fotocelda el motor debe girar en sentido contrarioa la primera vez.

Ahora se encola el ensamble del fotosensor al eje del motor de manera que ambos sensoresmiran hacia arriba. Se ilumina los sensores desde un cierto ángulo. Si el motor gira en sentidoopuesto, es decir alejandose de la luz. Se conectan los cables del motor a las baterías al revés.Si se desea usar la luz del sol, se deben cubrir las celdas con un plástico traslúcido orque la luzdel sol es muy potente.

Este circuito seguirá al Sol durante todo el día. Notemos que este circuito neural rastrea lafuente de luz sin uso de ecuaciones ni códigos de programación.

Este circuito tiene aplicaciones inmediatas en energía solar, por ejemplo para rastrear el Sol alalimentar celdas solares, hornos solares o calentadores de agua para obtener el máximo de luzy calor.

Se puede modificar el aparato en varias formas. Por ejemplo se puede conectar una segundared para rastrear una fuente vertical y otra horizontal. Se pueden cambiar los sensores porantenas de radio para rastrear a los satélites. Se puden usar sensores de infrarrojo para rastrearfuentes de calor, la base para blancos militares, etc.

TORNADO EN UNA CAJATORNADO EN UNA CAJATORNADO EN UNA CAJATORNADO EN UNA CAJATORNADO EN UNA CAJADoug Smith y William B. Construyeron esta caja de tornados como parte de una exhibiciónsemipermamente en el museo de las ciencias de Boston en 1988. La caja se hace de plexiglas,un pequeño ventilador sobre la caja servía de propulsor y se usaba un humidificador ultrasónicopara que el tornado sea visible.

Si no necesitas que el aparato dure por siempre, lo puedes construir de cartón en ves de plexiglas(o plástico acrílico). Usa cinta aislante en vez de pegamento y varitas de incienso para hacer el“humo” en vez de un humidificador. El panel de abajo debe ser de un material resistente alfuego, que no se queme con el incienso. Si no consigues plástico, corta una ventana en uncostado y pega un trozo de vidrio plano. El ventilador crea el tornado y el incienso lo hacevisible. En vez de comprar un humidificador ultrasónico, usa palitos de incienso, pero colócalossobre un plato para evitar el peligro de incendio. Si lo deseas puedes colocar un pequeño focode 15 watts atrás de la caja para un buen contraste. Pinta el interior de negro para un buencontraste. Usa un ventilador de 12 voltios de una computadora en desuso. Si las ranuras en loscostados de la caja son muy anchas necesitarás un ventilador más grande. Algunos amigossugieren el uso de hielo seco, pero en nuestro país es difícil de conseguir.

CONSTRUCCIÓN

La parte de arriba de la caja se ve de esta

forma, con la tapa cuadrada quitada.

Cuatro paneles de 35 cm x 60 cm al menos un lado es transparente (vidrio, acrílico, etc.)

VISTO POR ARRIBA Los paneles se colocan de manera que formen (—— unos 35 cm ——) cuatro esquinas con ranuras.

Los cuatro paneles verticales se sujetan a láminas cuadradas colocadas arriba y abajo, pero nose sujetan entre sí porque debe estar espaciadas para formar las ranuras. Los cuadrados debenser de unos 45 cm de lado y las paredes de 35 cm; las ranuras deben ser en este caso de 2,5cm de ancho. La cámara central debe ser de unos 30 cm.

El aire entra por la ranuras en las cuatro esquinas y gira para formar el tornado para salir porExperimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas Pagina 86

arriba. Un ventilador se instala en el centro de la lámina superior (corta un agujero para elventilador). El aparato puede ser de cualquier tamaño pero debes mantener la escala de lasranuras. La altura total depende de ti. El aparato de William B. Era de 30 cm de alto, si hacesel tuyo más alto necesitarás un ventilador más potente o hacer las ranuras más estrechas.

_____ ventilador

VISTA DE LADO

Tubo con drenaje para el retorno del agua

“Cool Mist” Humidificador ultrasónico o varillas incienzo.

La placa de abajo tiene perforaciones para que entre el humo del incienso, pero para que seforme el tornado debe tener un punto plano, de modo que se perfora sólo alrededor de un discocon un diámetro de unos 7 cm y se perfora en el perímetro.

Otra versión que no necesita de ningún tipo de humidificador ni ventilador se puede ver en lasfiguras de más adelante. Se usa un hornillo eléctrico junto a un plato de aluminio o de vidrioresistente al calor.

El hornillo hace evaporar el agua del plato de aluminio o vidrio y este es el que hace visible eltornado que se forma en la caja.

Las ranuras de los lados son de 2 cm de ancho.

Se pueden hacer dos costados de cartón y dos de plástico acrílico, incluso se puede usarplástico flexible de una bolsa.


Se puede ver la parte dearriba de la caja el ventiladorde computadora. Se debennotar las aperturas en loscostados de la caja. Cuantomás grandes estasaperturas, más poderosodebe ser el ventilador.

Si se desea que el aparato no sea tan du-rable y lo vamos a presentar solo para laferia de ciencias, se pueden incluso usarpartes de un cajón de cartón descartadopara hacer algunas de las paredes lateralesde la caja de tornados. En la foto de al ladolos costado son de cartón grueso y láminasde vidrio que se unieron con cinta adhesivaplateada.Se usó un hornillo eléctrico para hacercalentar y envaporar el agua de un plato dealuminio.En caso de no contar con este objetosimplemente tomamos una paj illa deincienzo (que se usa para aromatizar lacasa) y lo cortamos en trozos pequeós, losatamos en un amarro y encendemos elconjunto. El huo genrado será suficientecomo para que se vea el vórtice del tornadoque se crea en el interio de la caja.


Los túneles de viento aún dan a los aficionados serios la oportunidad de hacer investigación enaerodinámica. Por supuesto que un tunel de viento no sólo permitirá que se hagan mejoras en elfuncionamiento de aeromodelos, autos de carrera, etc., sino que permitirá que se hagnestudiosde cualquier cosa que es afectada por el movimiento del aire. Por ejemplo, se pueden observarla interrelación entre las ondas y el viento en una superficie líquida. Con un túnel de viento tambiénse puede investigar cómo los insectos luchan contra los fuertes vientos al volar o se muepemontar la cámara del túnel de viento verticalmente para encontrar la velocidad terminal de lasgotas de agua suspedniddas en una columna de aire. Con un poco de imaginación lasposibilidades de experimentación son incontables.

Un tunel de viento que se puede construir con materiales caseros se lo puede hacer con unacaja de cartón alargada que forma el tubo central y con medidas de unos 30 x 30 x 122 cm, lasdimensiones precisas no son muy importantes, se puede usar el material que se encuentre a lamano, siempre y cuando nos aseguremos que la longitud de la caja sea por lo menos cuatroveces su ancho. Se pinta el interior con pintura blanca para que la observación del interior seamás fácil. Para facilitar el paso el aire en el interior del tubo de cartón se debe pintar este conunas dos capas de pintura con brillo.

La ventana de observación es una placa de plástico transparente de 20 x 30 cm. Se usa elmismo plástico para trazar el contorno en el cartón y luego se corta con una cuchilla. Colocaalgo de pegamento de silicona en los bordes del plástico y encola todo en el cuadrado e la cajade cartón.

Para reforzar el conjunto se usan tres rectángulos de listones de madera soportados por doslistones largos, uno a cada lado. Estos útlimos ayudan a mantener la rigidez del conjunto.

TUNEL DE VIENTOEl vuelo controlado planteaexperimentos que el aficionadopuede llevar a cabo medianteexperimentos. Los primeros enconstruir tuneles de vientofueron los hermanos Orville yWilbur Wright. Su más grandecontribución empezó en 1901,cuando desarrollaron un tunel deviento como un precisoinstrumento de medición. Loshermanos Wright usaron sutunel de viento para hacer milesde mediciones sistemáticas.Este esfuerzo dió sus frutos dosaños después con el primervuelo de un areoplano en KittyHawk, EE.UU.


Algunos ventiladores caseros pueden empujar el viento a más de 5 metros por segundo.Añadiendo una restricción como se muestra en el dibujo de abajo, se incrementa esta velocidad(de la misma forma en que se usa el dedo para incrementar la velocidad del agua a la salida deuna manguera). Al bajar el área seccional de la región de pruebas en dos tercios, por ejemplo,casi se llega a triplicar la velocidad del aire. Si se necesitan vientos más veloces es necesariousar ventiladores mucho más poderosos. La mayor parte de los ventiladores comerciales tienencontroles de cuatro posiciones para variar la velocidad. Para ajustes finos se reemplaza estaunidad con un dimmer de corriente, de los usados en las casas para variar la luz. Se usa cintaadhesiva para asegurar el ventilador al cartón.

Se usan bolsas de plástico para basura, asegurados entre el ventilador y el cajón para evitarque el aire escape. Se asegura todo con cinta adhesiva.

La salida del ventilador crea corrientes de aire en el cuarto y algunas de éstas retornaráninvariablemente hacia el tunel. Un trozo cuadrado de malla de alambre para ventanas aseguradoen la entrada del tunel ayudará a evitar estas irregularidades no buscadas. Se asegura la mallade alambre sobre la estructura de madera. Se debe colocar fieltro alrededor de los bordes de lamalla para evitar que el aire se infiltre. Como se requiere el acceso al interior no hay que fijarpermanentemente la estructura de madera al cartón. Se encolan cuatro palitos de helado en laparte interior los suficientemente profundo dentro de la entrada del cartón para mantener lamalla en su lugar durante las pruebas. Un ensamble tipo grilla de cartones justo depués de lacorriente de aire ayuda a mantener un flujo uniforme en los experimentos.

BOLSA DEPLÁSTICO

PALITO DEHELADO MALLA DE

ALAMBRE VENTANA DEPLÁSTICO GRILLA DE

CARTONES ESTRUCTURADE MADERA

ALAMBREDECOLGADOR DE ROPA

APARATO DELEVANTE

TUBO DEPLÁSTICO

CAJA DECARTÓN

BOLSA DEPLÁSTICO

VENTILADOR



Se puede medir la velocidad de aire en el interior del tunel por medio de aparatos tales como elanemómetro de pelota de ping pong, un anemómetro de copa, o anemómetrso comerciles queahora sde venden por muy poco. y son bastante pequeños como para introducirlos en el interiordel túnel.

Un anemómetro simple es el de pelota de ping pong. Se usa un transportador y un trozo de hilopara hacer este simple instrumento de acuerdo a las instruciones del dibujo. El ángulo al quellega el hilo depende de la velocidad de arrastre del viento y de la fuerza de gravedad sobre lapelota. Se usa la ecuación que se da en el dibujo. El valor que se obtiene tiene un margen deerror del 5 al 10 por ciento. Debido a ciertos problemas de dinámica de fluidos, sólo se puedenhacer mediciones válidas en velocidades entre 0,5 a 40 metros por segundo con este tipo deanemómetros.

Si se desean medir las fuerzas que actúan sobre un objeto, comopor ejemplo fuerzas y torques,se requerirán seis medidas simultáneas. Generalmente se requiere medir el levante sobre unala o el arrastre sobre una superficie. Los dos aparatos que se muestran en los dibujos ayudarána medir una de estas dos variables pro no ambas simultáneamente.

Si se montan los modelos lateralmente se toma la gravedad fuera de la ecuación.

PARA UNA PELOTA DE PING PONGPARA VELOCIDADES (v) ENTRE 0.5 A40 m/s:

PARA PEQUEÑAS DEFLECCIONES:GRADOS

DONDE d = DESPLAZAMIENTOHORIZONTAL I = DISTANCIA ALFONDO DE LA PELOTA

TRANSPORTADOR

para medir al levante, se incrementa el contrapeso hasta qque el modelo se queda en su lugaral dejarlo suelto. El peso, entonces, iguala la fuerza aerodinámica del modelo. Para el arrastre(drag), el contrapeso aplica un torque que balancea el torque aplicado por la fuerza de arrastre.La fuerza de arrastre entonces iguala la relación entre el movimiento del brazo (a/b) por elmovimiento del contrapeso. Es requerido que se tengan pesos calibrados para llevar a caboestos experimentos.

Finalmente se pueden hacer estas mediciones electrónicamente por medio de aparatoscomerciales.

SEGUNDA VENTANA

GRILLA DE CARTÓN

POLEA

PESO

GRAVEDAD

PIVOTE

RESTRICCION DECARTON

a


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