UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de América
IN!ORME N"#$ DE !ISICA ! ISICA III %ema&
CAMPO MA'N%ICO %ERRES%RE COMPONEN%E )ORI*ON%AL Pr+es+r& Pr+es+r& MI'UEL MI'UEL SAAV SAAVEDRA Al-mn+s& DURAND MENDO*A, Lilia .e/0a1e/2 'ARCIA RONCEROS, Die6+ Al+ns+ MALL9UI 'U%IERRE*, :end; :end; SAN%IA'O PRADO, 'a1riela .ri6i/ %ARME>O NORIE'A, :al/er ?+s-é
Lima, 5$#4
NDICE
#3#4$55$ #3#7$583 #3#7$53# #3#7$$<= #4#<$#@=
CAMPO MA'N%ICO %ERRES%RE
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Objetivos Materiales Procedimiento Resu Resulltado tadoss Cuestionario Conclusiones iblio!ra"#a
3 4 7 9 11 14 15
O.?E%IVOS •
$eterminar el cam%o ma!n&tico ' sus caracter#sticas.
•
$eterminar la com%onente (ori)ontal del cam%o ma!n&tico terrestre en el laboratorio.
•
*nali *nali)a )arr el com% com%or ortam tamien iento to de una una barra barra ma!n ma!n&ti &tica ca en un cam%o cam%o ma!n&tico.
2
CAMPO MA'N%ICO %ERRES%RE
MA%ERIALES •
Ma!net+metro
3
CAMPO MA'N%ICO %ERRES%RE
•
alan)a
•
,manes ' br-jula
4
CAMPO MA'N%ICO %ERRES%RE
•
Cronometro
5
CAMPO MA'N%ICO %ERRES%RE
•
ernier
PROCEDIMIEN%O 6
CAMPO MA'N%ICO %ERRES%RE
4.1.
Determine y reconozca cada uno de los materiales de su
equipo. Realice las calibraciones de los equipos.
4.2.
Utilice la balanza de masas y mida el valor de la masa de la barra magnética ! en "ilogramos. #on el vernier mida las dimensiones dimensiones $a% y $b% de la barra magnética. magnética. & partir de estos datos medidos 'alle el momento de inercia de la barra magnéticausando la siguiente e(presi)n*
+ , -a2b2/ ! 02 ¬e sus resultados en la 1abla 0*
TABLA 1
MASA M(kg)
LONGITUD a(m)
ANCHO B(m)
4.3.
MOMENTO
DE INERCIA I(kg-m2)
Determine la distancia entre los polos magnéticos. ara ello utilice el comps comps magnét magnético. ico. &ntes &ntes de realizar realizar las mediciones mediciones desaloe de la mesa de trabao todo material magnético. #oloque la barra magnética en el centro de la mesa y con la ayuda del comps magnético trace algunas lneas de 7uerza que salgan de los polos. rolongando las lneas trazadas en la direcci)n en que ellas parecen converger encontrar la posici)n de los polos magnéticos. ¬e los valores en la 1abla 2.
8
CAMPO MA'N%ICO %ERRES%RE
4.4.
Determine la direcci)n del campo magnético terrestre retirando retirando lo ms leos posible la barra magnética magnética y coloque coloque el comps magnético magnético en el centro de la mesa. 1race la direcci)n del campo magnético terrestre.
4.5.
1race una perpendicular a la direcci)n del campo magnético terrestre y sobre esta recta alinee la barra magnética. 9l punto es la intersecci)n de las dos rectas que se 'an trazado.
4.6.
#oloque el comps magnético en el punto . &cercando o aleando aleando la barra magnética al punto se consigue consigue que el comps magnético 7orme un ngulo , 45. 9n esta posici)n mida la distancia $d% y registre este dato en la 1abla 2.
4..
:uspenda la barra magnética en la 'orquilla del magnet magnet)me )metr tro o y alinéela alinéela en la direcci direcci)n )n del campo campo magnét magnético ico terrestre. terrestre. #on la ayuda de otra barra magnética magnética produzca oscilaciones con ngulos de giro no mayores de 0; que no tenga vibraciones laterales. Retire todos los cuerpos magnéticos una vez que la barra este oscilando.
4.!.
!ida el tiempo que implica la barra magnética en realizar 0; oscilaciones completas y determine su perodo 1. 1 . Repita esta
TABLA 2 NRO. DE MEDICIONES NRO. DE OSCILACIONES TIEM"O# $(%) "ER&ODO# T(%) L
1
2
3
'
<
4
5
B
CAMPO MA'N%ICO %ERRES%RE
RESULTADOS 1abla 1abla 0*
MASA M(kg)
LONGITUD a(m)
1!.!*1
MOMENTO
ANCHO B(m)
61*1+-
DE INERCIA I(kg-m2)
61*1
5.!!*1+-6
ara 'allar el !omento de +nercia utilizaremos la siguiente e(presi)n* + , -a2b2/ ! 02 Reemplazando con los datos obtenidos*
+ , --60=0;>3/2-60=0;>3/2/ =-0<.<=0;>3/ 02
I 5.!!*1+-6 1abla 1abla 2*
NRO. DE MEDICIONES NRO. DE OSCILACIONES TIEM"O# $(%)
6<
"ER&ODO# T(%)
6.<
L +.141
1
0;
2
3
0
4
5
0;
0
0
82
6<
84
8;
8.2
6.<
8.4
' +.26!
?
T ,+4
8 .;
B
CAMPO MA'N%ICO %ERRES%RE
ara 'allar el periodo debemos considerar la siguiente ecuaci)n*
1,ttotal@ABoscilaciones #alculando el promedio de tiempo y reemplazando obtendremos*
1, -6.<8.26.<8.48/@5, 8.;4s
0;
CAMPO MA'N%ICO %ERRES%RE
CUES%IONARIO aB U/ilic U/ilicee la ec-ac ec-acin in (4 ara ara calc-la calc-larr la ma6ni/-d ma6ni/-d de la c+m+ne c+m+nen/e n/e 2+ri0+n/al del cam+ ma6né/ic+ /erres/re en el La1+ra/+ri+B Por medio de los datos obtenidos en la e/%eriencia0 los cuales (an sido colocados en las tablas0 reem%la)ndolos en la ecuaci+n 6 obtenemos ue la intensi ensid dad del cam% am%o obtenid nido ser ser (e micro . Com% Com%ar arnd ndol olo o con con los los dato datoss obten obtenid idos os de te/t te/tos os ' asumi asumien endo do la ma!n ma!nit itud ud del del cam%o cam%o ma!n ma!n&t &tico ico terres terrestr tre0 e0 %or %or )ona )ona !eo! !eo!r" r"ica ica00 es a%ro/imadam a%ro/imadamente ente de (t micro . Reali)amos Reali)amos el clculo del error %or medio de la "ormula. 8 R. te+rico : R. e/%erimental ; R. te+rico / 1<< b. =>u& "uentes de error considera usted ue (an a"ectado a los resultados ue (a obtenido? =C+mo %odr#an su%erarse estos errores? •
•
•
•
@a cercan# cercan#aa de cualu cualuier ier ti%o ti%o de cuer%o cuer%oss ma!net ma!neti)ad i)ados os %udo %udo (aber (aber alte altera rado do la dire direcc cci+ i+n n ue ue marc marcab abaa la br-j br-jul ula0 a0 res% res%ec ecto to al cam% cam%o o ma!n&tico. 8rror de %aralelaje cuando se utili)a la %eueAa br-jula ' al observar las oscilaciones en el ma!net+metro. @a "alta de %recisi+n de los instrumentos instrumentos utili)ados utili)ados %ara (allar (allar los %olos ma!n&ticos. 8l movimiento %endular no "ue el ideal0 esto de%end#a de la (abilidad del ue reali)a el e/%erimento.
8sto inconvenientes se %odr#an su%erar tratando de Baislar el rea de trabajo de cualuier objeto ma!n&tico ue %ueda %erturbar el e/%erimento ' usar correctamente los ma!netos al (acer los e/%erimentos como (acer oscilar la barra ma!n&tica %eueAa.
00
CAMPO MA'N%ICO %ERRES%RE
c.
'rai-e la lFnea de -er0a de la 1arra ma6né/ica, seGaland+ la +sicin de l+s +l+s ma6né/ic+s ; las dis/ancias L ; d .
'. C/0% % a% aa$7%$8a% a% ' am9 mag:$8 $%$; C/0 % m9$am8$ ' / /a a
I$%8'a'#
•
I8a8=# ngulo -i/ entre la intensidad y C.
7uerza total que e(perimenta variaciones variaciones dependiendo dependiendo del paso del tiempo tiempo y de la activi actividad dad solar. solar. :e divide divide en componente 'orizontal -C/ y vertical -/.
Eara en 7unci)n 7unci)n de la latitud. 9n los polos la inclinaci)n es vertical y en el ecuador nula. •
D8a8=# ngulo -D/ entre C y el norte geogr7ico. geogr7ico. :i coincidiera coincidiera el polo Aorte magnético magnético con el geogr7ico la declinaci)n tendra valor cero.
•
#uando queremos poner una barra magnética dentro de un campo magnético o bien es atrado por este o bien es repelido.
02
CAMPO MA'N%ICO %ERRES%RE
. E >/: /ga /ga ' a $8a $8a % m9 m9$% $% 8?$a @ $8a ' am9 mag:$8 $%$ % m08m%; " >/:;, 98>/ g0am$. :alvo en el 9cuador magnético el campo magnético terrestre no es 'orizontalF el ngulo que 7orma el campo con la 'orizontal se denomina inclinaci)n magnética. 9n #ambridge !assac'usetts -pr)(imo a los 45G A/ el valor del campo magnético terrestre es alrededor de 5< 0;>3 Hb@m2. a magnitud del campo magnético ser mnima en el 9cuador por su latitud ara un ngulo I,J@2 E es m(imoF luego senI, senJ@2 , 0 esto se da en los polos.
CONCLUSIONES 03
CAMPO MA'N%ICO %ERRES%RE
•
Do se %uede determinar con e/actitud la direcci+n del cam%o ma!n&tico terrestre a trav&s de la br-jula debido a ue los cuer%os ue e/isten en el laboratorio
•
%ueden alterar los datos al estar car!ados 8sta 8sta e/%erie e/%erienci nciaa nos %ermit %ermitee conoce conocerr la im%orta im%ortanci nciaa del cam%o cam%o ma!n&ti ma!n&tico co terr terres estr tre0 e0 el cual cual "ue "ue de muc( muc(aa rele releva vanc ncia ia %ara %ara el tran trans% s%or orte te mar# mar#ti timo mo
•
intercontinental. 8n cualuier re!i+n del es%acio0 e/iste un cam%o ma!n&tico -nico0 esto se com%rueba evaluando valores de intensidad %ara di"erentes sitios. * di"erencia del cam%o el&ctrico de un cuer%o car!ado0 las l#neas de cam%o ma!n&tico son l#neas cerrados. $ebido a ue un cuer%o ma!neti)ado es un di%olo0 di%olo0 es decir %osee %olos norte ' sur ma!n&ticos ma!n&ticos en el mismo cuer%o0 cuer%o0 lo ue (ace ue las l#neas de cam%o ma!n&tico salientes del %olo sur ma!n&tico se dirijan (acia el %olo norte ma!n&tico0 cerrando la l#nea.
.I.LIO'RA!A 04
CAMPO MA'N%ICO %ERRES%RE
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Eabrera *lvarado0 Re!uloF Pere) errel Galter0 BH#sica ,,, teor#a ' %roblemasF %rimera edici+n julio 2<<9. @imaIPer-F %% 66JI673 66JI673 (tt%;;KKK."isica'sociedad.es;vieK;de"ault.as%?cat37Lid1J. (tt%;;ice.d5.ub.es;masterI(tml;(tml5;con"irmation.(tml. EerKa'0 Ra'mond *F o(n eKet0 rF H#sica %ara ciencias e in!enier#as ol. 2. Dovena edici+n.
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