La Brújula: un experimento sobre magnetismo

Ya son varios los experimentos relacionados con el magnetismo y los imanes que hemos tratado en el blog. Ahora, os proponemos laconstrucción del primer artilugio que tuvo una aplicación práctica de este fenómeno: la brújula.

Sin embargo, esta vez no daremos un diseño único, sino que proponemos varias opciones para que podáis pensar en un diseño personalizado de vuestra brújula,ya que todas ayudan a cumplir la misma función, orientarnos.

Además, hay que tener en cuenta que la brújula ha sido un dispositivo clave en el conocimiento de los fenómenos electromagnéticos, puesto que fue esta la que permitió al científico Hans Christian Oersted comprobar que las fuerzas magnéticas proceden de las fuerzas originadas entre cargas eléctricas en movimiento. Pero antes de aprendera construir una brújula, vamos a entender qué es y por qué se mueve.

¿Qué es una brújula?

Una brújula es un instrumento que sirve para orientarse gracias a que su agujaimantada siempre nos indica el norte magnético de la tierra. Gracias a ella, podemos trazar un rumbo exacto y llegar a donde nos propongamos.

La brújula se inventó en China hace casi 2.000 años y su principal objetivo era ayudar a los navegantes a orientarse en el mar. Como curiosidad, es importante destacar que mientras que las brújulas modernas occidentales siempre apuntanal Norte, las brújulas chinas y árabes apuntan al Sur.

¿Por qué se mueve la aguja de la brújula?

Esto sucede porque la aguja o el objeto imantado es, o bien un imán, o bien dehierro, uno de los metales que son atraídos por los imanes y que pueden ser imantados, ya que es ferromagnético.

Los materiales ferromagnéticos se componen de pequeños imanes, llamados dipolos, que están distribuidos en diferentes direcciones (es decir, están desorientados). Sin embargo, ante la presencia de un imán, los dipolos se alineanponiéndose en la misma dirección, y se orientan hacia el norte.

Así pues, al alinearse los dipolos hacia el norte, la aguja se convierte en un imán y,como todo imán, tiene dos polos: Polo Norte y Polo Sur.

¿Por qué una brújula magnética siempre señala el Norte?

Las brújulas sirven para orientarnos y utilizan como medio de funcionamiento el magnetismo terrestre.

Las brújulas nos indican los cuatro puntos cardinales, perosiempre utilizando como referencia de orientación el Norte magnético terrestre. Las brújulas señalan el Norte debido a que el material que contienen dentro ygira (la aguja, en nuestro caso), ha sido previamente imantado y se comporta como un imán, tendiendo a alinearse con otros imanes.

Y esta aguja imantada se alinea hacia el Norte de la Tierra, porque nuestro planeta también se comporta como un imán, con el Sur Magnético situado en elPolo Norte Geográfico.

Así pues, la Tierra es como un imán gigante con sus polos magnéticos invertidosrespecto los polos geográficos. 

¿Cómo se construye una brújula?

Existen varios tipos de Brújulas, pero en este caso siempre vamos a hablar de brújulas magnéticas y para aprender a construir una, primero debemos sabercuáles son los materiales necesarios.

¿Qué necesitamos para hacer una brújula magnética?

Como no tenemos un modelo fijo, los materiales que necesitaremos puedenvariar. Sin embargo, siempre utilizaremos:

  • Un imán de ferretería
  • Un recipiente o soporte (de cartón, plástico, de aluminio, mimbre, palos...)
  • En el aula, saber exactamente dónde está el norte (con la ayuda de una brújula real o un smartphone)

A partir de ahí, podemos llegar a necesitar:

  • Un alfiler o una aguja
  • Corcho
  • Lata de conservas
  • Tijera corta chapa
  • Bolas de polietileno expandido (porexpan)
  • Material para manualidades (cartulinas, pinturas, hilo de cuerda...)

Con estos materiales podéis construir diferentes diseños. Os adjuntamos varias imágenes con modelos de brújulas, para usarlas como referencia: 

Construir una brújula paso a paso

La preparación de este experimento es muy sencilla, y es común en todos losdiseños. Prepararemos un recipiente o soporte que permita girar libremente a una agujao un imán. Para ello, podemos utilizar: 

  • Un trípode del cual cuelga un hilo. 
  • Un recipiente lleno de agua, y un objeto que flote encima. 
  • Un soporte que permite suspender y balancearse el objeto.
  • Por otro lado, dependiendo del diseño escogido, necesitaremos un alfiler imantado, un pequeño objeto que contenga hierro de poco peso, o directamente un imán.

Para imantar un objeto se tiene que frotar un imán contra él, unas 25 o 50 veces aproximadamente y siempre en la misma dirección. A ser posible, el objeto a imantar debe ser de poco peso, y es importante que contenga hierro la aguja chapa de poco peso, para que pueda girar con el menor rozamiento posible y así facilitar que su campo magnético (que es débil) pueda orientarse correctamente.

Con estos 2 elementos a nuestro alcance, únicamente deberemos situar elelemento imantado en el soporte, de manera que el primero pueda girar libremente. Por último, también podéis pintar de color cada polo de la chapa/aguja, dibujaruna rosa de los vientos (que puede ir en la parte interior de la caja), o pintar y decorar una caja para vuestra brújula.

Veremos como el objeto imantado se orienta hacia una determinada posición, indicándonos el Norte Magnético. 

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