Actividades
Se introducen
- El momento magnético m del imán en A·m2, en el control de edición titulado M. magnético.
- Se introduce la longitud L del imán en cm, en en el control de edición titulado Longitud imán.
- La masa del imán está fijada en el programa
interactivo en el valor M=250 g
- El radio R de la las espiras de la bobina en cm, en el control de edición titulado Radio espira
- La intensidad I de la corriente que circula por las espiras de la bobina en A, en el control de edición titulado Intensidad.
- El número de espiras se ha fijado en el programa
interactivo en N=150.
- La posición inicial del imán en cm, la velocidad inicial es cero, en el control de edición titulado Posición inicial.
En la parte izquierda del applet, observamos el movimiento del imán a lo largo del eje de la bobina.
En la parte derecha, observamos la representación gráfica de la energía potencial del imán Ep(x). La ordenada de la recta horizontal de color negro representa la energía total, la energía potencial (en color azul), y la diferencia, en color rojo, es la energía cinética. Mediante una flecha horizontal, se señala la fuerza F(x) sobre el imán. La fuerza es nula en el mínimo de la curva de la energía potencial. Es positiva para x<0 (la pendiente de la curva es negativa), y es negativa para x>0 (la pendiente es positiva).
Se trata de un ejemplo más de oscilación no armónica, que se puede aproximar a un M.A.S. cuando la amplitud de la oscilación es pequeña, es decir, en las proximidades del mínimo de la energía potencial.
Ejemplo:
- El radio de la espira R=50 cm =0.5 m
- La intensidad de la corriente I=2 A
- El número de espiras es N=150.
- La longitud del imán L=2 cm=0.02 m
- El momento magnético del imán m=3.5 A·m2
- La masa del imán es M=250 g=0.25 kg
- Si la posición inicial del imán es A=10 cm.
La frecuencia angular y el periodo P de las oscilaciones armónicas es
Empleando los botones Pausa/Continua y Paso podemos medir el tiempo de varias oscilaciones completas y calcular el periodo P o la frecuencia ω de la oscilación y ver si es próxima o no a la calculada mediante la fórmula anterior (M.A.S.).
Con los datos del ejemplo, podemos comprobar que la curva de la energía potencial Ep(x) se aproxima a una parábola, ya que la longitud L del imán es pequeña, y la amplitud A es mucho más pequeña que el radio de la bobina R.