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Fuerza de Lorentz - Contenido educativo

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Subido el 28 de marzo de 2021 por Àngel Manuel G.

153 visualizaciones

En este vídeo hablamos de la fuerza magnética que siente una carga en movimiento.

En el vídeo se utiliza el producto vectorial, que podéis repasar aquí: https://mediateca.educa.madrid.org/video/p7xm9yfww5zp5cqx

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En este vídeo vamos a hablar sobre la fuerza que siente una carga en movimiento debido a la 00:00:04
presencia de un campo magnético. Esta fuerza se conoce como la fuerza de Lorentz. Veamos primero 00:00:09
lo que es un campo magnético. Un campo magnético se representa con la letra B mayúscula 00:00:17
y se mide en unidades del sistema internacional en teslas. De tal manera que una tesla 00:00:30
es un newton entre amperio y metro el campo magnético nos lo puede producir un imán o una 00:00:40
corriente o pues otra carga en movimiento de momento vamos a suponer que existe ese campo 00:00:53
magnético en la zona del espacio en el que nos movemos debido a cualquier otra cosa que haya 00:01:00
por ahí y vamos a ver cómo me afectaría a una carga que se está moviendo y lo que nos dice la 00:01:04
fuerza de Lorenz es que esta fuerza que va a sentir nuestra carga va a ser igual al producto 00:01:10
del valor de la carga por la velocidad que lleve producto vectorial con el campo magnético. Si no 00:01:18
conocemos el producto vectorial o el producto cruz podéis verlo en otro vídeo que os dejo en 00:01:34
la descripción. En resumen lo que nos dice es que esta fuerza va a ser siempre perpendicular tanto 00:01:38
a la velocidad como al campo magnético perpendicular al plano que forman estos dos y con el sentido que 00:01:44
nos indica la regla de la mano derecha. Como en este caso deberemos utilizar tres dimensiones y 00:01:53
dibujar con este tipo de notación a veces puede llevar a confusión porque no sabemos si este 00:01:59
vector está saliendo de la pizarra o simplemente es que es diagonal a 45 grados si esto fuese por 00:02:07
ejemplo el eje x el eje y el eje zeta en lugar perdón este es el z y este es el y en lugar de 00:02:13
utilizar este tipo de notación que no es la que usaremos vamos a representar las cosas que salgan 00:02:23
de la pizarra con un puntito sale de la pizarra y vamos a representar con un aspa las cosas que 00:02:28
entran entra en la pizarra para recordar esto podemos pensar en las flechas típicas que tienen 00:02:45
unas plumas detrás y una punta si miramos la flecha por delante como si la flecha viniese 00:03:01
hacia nosotros lo que veríamos es justamente la punta de la flecha que 00:03:08
sería ese puntito si mirásemos la flecha desde detrás veríamos estas plumas que 00:03:13
nos forman el aspa pues bien dicho esto veamos 00:03:18
cualitativamente cómo van a ser estos vectores por ejemplo si yo tengo una 00:03:24
carga positiva que se desplaza con una velocidad como 00:03:28
esta y que siente un campo magnético como este para calcularnos la fuerza lo que tengo que hacer 00:03:34
es llevar el vector velocidad al vector campo magnético por el camino más corto posible puedo 00:03:48
llevarlo por aquí o podría llevarlo por aquí pero si lo llevo por la línea punteada no es el más 00:03:54
corto posible por lo tanto como el giro que tengo que hacer es este hacia acá este giro vamos a 00:04:02
girar la mano derecha a todos nuestros dedos en esa dirección y vemos que el 00:04:07
pulgar nos apunta hacia abajo no se ve muy bien en la cámara es este giro así 00:04:11
pero puesto así entonces la fuerza sería una fuerza hacia adentro del papel vamos 00:04:15
a ver un ejemplo que se vea un poco más claro qué ocurre si yo tengo un campo 00:04:26
magnético que sale del papel este es el campo magnético que hay en nuestra 00:04:30
región del espacio y tenemos una carga negativa que entra con esta velocidad. Como ahora la carga 00:04:37
es negativa observamos que en este término nos va a salir un signo menos con lo cual primero 00:04:53
haremos este producto vectorial y luego simplemente cambiaremos su sentido porque aquí aparece un 00:04:58
signo negativo. ¿Cómo será este producto vectorial? Pues sabemos en primer lugar que el campo magnético 00:05:02
es así, sale de la pizarra y la velocidad es horizontal, por lo tanto la fuerza puede ser 00:05:09
hacia arriba o hacia abajo. Vamos a dibujarnos la flecha, la línea en la cual tiene que estar 00:05:17
la fuerza y ahora tenemos que decidir si esta fuerza irá en sentido hacia arriba o en sentido 00:05:25
hacia abajo. Pues bien, lo que vamos a hacer es hacer este producto vectorial de la velocidad 00:05:31
con el campo el giro que tengo que hacer ahora es desde horizontal hacia arriba el giro es así 00:05:39
para hacer ese giro yo pongo mi mano y la giro hacia arriba y me da hacia abajo del papel por 00:05:46
lo tanto el giro es sería esta fuerza de aquí pero claro esa fuerza de ahí es la que nos dice 00:05:53
el producto vectorial la v con la b pero luego recordamos que tenemos una carga negativa por 00:06:00
Por lo tanto, nos cambia el sentido y la fuerza correcta será esta de aquí, hacia arriba. 00:06:06
Podemos darnos cuenta de que, como esto es una carga, si hubiese también un campo eléctrico, entonces sentiría una fuerza debida al campo eléctrico. 00:06:18
Por lo tanto, esta fuerza de Lorentz se puede combinar con el campo eléctrico y se llama la ley o fuerza general de Lorentz, que es fuerza igual a carga por el campo eléctrico más velocidad producto vectorial con el campo magnético. 00:06:27
Y esta sería la ley general de Lorentz. 00:07:01
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Idioma/s:
es
Autor/es:
Àngel M. Gómez Sicilia
Subido por:
Àngel Manuel G.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Compartir igual
Visualizaciones:
153
Fecha:
28 de marzo de 2021 - 18:59
Visibilidad:
Público
Enlace Relacionado:
https://mediateca.educa.madrid.org/video/p7xm9yfww5zp5cqx
Duración:
07′ 08″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1920x1080 píxeles
Tamaño:
226.85 MBytes

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