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Informe Proyecto Acelerador de PartículasAutor: Carlos Daniel Morales Ramírez

Taller Autotrónica Curso 1004Instituto Técnico Central La Salle

Agosto 20 de 2015

Email: cdmoralesr2011@itc.edu.co

Resumen

- Este informe presenta la realización del proyecto dondepodemos apreciar el comportamiento de la aceleración de unapartícula física. Se ha conseguido acelerar una esfera de acerodentro de una manguera plástica transparente, este montajepretende simular una gran partícula, imitando lo que sucede enun acelerador real. Este proyecto se ha realizado con materialesde fácil adquisición y utilizando los espacios del taller deAutotrónica del ITC para la programación y el montaje

electrónico.

I.  I NTRODUCCIÓN 

Los aceleradores de partículas imitan la acción de losrayos cósmicos sobre la atmósfera terrestre, lo cual produceal azar una lluvia de partículas exóticas e inestables. Losaceleradores ofrecen un entorno más controlado para elestudio de estas partículas generadas y su proceso dedegeneración. El estudio de las partículas es útil para eldesarrollo en el campo de la medicina, la exploraciónespacial y tecnología electrónica entre otras.

II.  MARCO TEÓRICO

Los aceleradores de partículas  son instrumentos queutilizan campos electromagnéticos  para acelerar las

 partículas cargadas eléctricamente de forma que éstascolisionen entre sí hasta alcanzar velocidades cercanas a la dela luz y energías muy elevadas.

Existen dos tipos básicos de aceleradores: los lineales ylos circulares. Un acelerador  puede ser desde un tubo derayos catódicos como los que se encuentran en el interior deun monitor de ordenador o un televisor, hasta grandesinstrumentos que ocupan áreas kilométricas.

Éstos últimos aceleradores de partículas  colosales permiten explorar el mundo de lo infinitamente pequeño, en busca de los elementos fundamentales de la materia. Se esperaque el día de mañana los aceleradores de partículas puedanconfirmar teorías como el Big Bang, la Teoría de la gran

unificación e incluso puedan crear agujeros negros.

La idea base o el fundamento físico utilizado para elmontaje realizado es el ELECTROMAGNETISMO puescomo indica la segunda ley de Newton F=m.a, (La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta  queactúa sobre él, e inversamente proporcional a su masa). se

 puede inducir una aceleración física de una masa a partir deuna fuerza aplicada.

Al conectar a la corriente eléctrica el electroimán, éste produce un campo magnético que a su vez provocará unafuerza de atracción sobre la esfera, que a su vez se acelerará.Diseñando adecuadamente el tamaño de la bobina delelectroimán, como su número de vueltas y el voltaje aplicado,conseguiremos una fuerza de atracción de mayor o menormagnitud.

Para el montaje se han elaborado dos bobinas huecas paraque la esfera continúe su trayecto a lo largo de la manguera.Fig No.1 y 2.

Fig No.1

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Fig No.2

Para este proyecto se ha usado una esfera para simular laaceleración de una partícula, que la haremos circular por unamanguera plástica transparente.

II. DESARROLLO EXPERIMENTAL

A FUNCIONAMIENTO BÁSICO DEL MONTAJE

El montaje se realiza sobre una manguera plásticatransparente, en la que circula una esfera de acero de tamañovisible, impulsada por dos bobinas situadas en 180 º de lacircunferencia.

Con la ayuda de circuitos electrónicos diseñados durante

el proceso de ejecución del proyecto, se puede controlar laduración del impulso eléctrico que llega en cada bobina, elloconlleva una regulación estable de la velocidad a la quecirculara la esfera.

En el montaje se acciona el electroimán en el momento enque la esfera de acero entra en la bobina, para ello secolocaron dos diodos infrarrojos (uno emisor y el otroreceptor) que detectan el paso de la esfera, ello ocasiona el

accionamiento de dicha bobina para que cree un fuerte campomagnético.

Para este proyecto necesitamos una fuente considerablede energía para conseguir la velocidad necesaria para laesfera. Se requirió de un transformador de 10.5V / 10A quecarga unos grandes condensadores de 6800uF/35V, gracias aellos podemos almacenar la suficiente energía queaplicaremos sobre las bobinas.

B. MATERIALES

- Tablero madera aglomerado 60x80- 1.5 m manguera agua flexible transparente de 20mm- Esfera de acero 12ml- 15 m de hilo cobre esmaltado de 1mm- Microcontrolador PIC 12F675- RESISTENCIAS

-  5 X 100 OHM

-  6 X 10K OHM

-  2X 4.7 K OHM

- 

2 X 680 OHM-  2 X 1.8 K OHM

-  2 X 4.70 OHM

-  1X 1K OHM

-TRANSISTORES-  LM7815

-  2 MOSFET RFP 50N06

-  2 BIPOLAR NPN BC639

-  2 BDX53

-  1 BD137

POTENCIOMETROS-  2 X 100K (EXTERIORES)

-  1 X 1K

PLACA DE CIRCUITOSCONDENSADORES

-  4 X 6800 microFaradios

-  4 x 1000 mF

-  6 x 100 nanoFaradios

-  2 x 220 nF

-  1 x 330 mF

- 

1 x 100 mF

DIODOS-  2 X EMISOR Y RECEPTOR INFRAROJO

2 TUINOS DE HILO DE 20mm-  TRANSFORMADOR DE 10.5 V-  CABLES-  CAUTIN, SOLDADURA-  TORNILLOS-  ABRAZADERAS PLASTICAS-  PEGANTE

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C. MONTAJE

1. En la tabla de madera se ubican los componentesdistribuyéndolos según el diseño hecho en papel. Fig No. 4

2. Se fija la manguera a la tabla con unas abrazaderas y seencajan las bobinas realizando unos orificios.

3. Para la elaboración de las bobinas se realizaron 60 espirascon tres capas de grosor.

4. se ubica sobre el montaje los componentes electrónicoselaborados y probados en la sala de taller del ITC y la fuentede energía iniciando las pruebas de funcionamiento iniciales.

Fig No. 4

Fig. No 5

III. 

CONCLUSIONES

Ha sido una gran experiencia la elaboración de este proyecto, se pudo determinar que se requiere de más horas detiempo y dedicación para su montaje además, para hacer las

 pruebas pertinentes para lograr los resultados deseados.

 No se utilizaron en su totalidad los materiales adquiridos pues luego de varias pruebas se fueron descartando.

Con este proyecto se profundizaron muchos temas yconceptos vistos.

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R EFERENCIAS 

es.wikipedia.org/acelerador_de_particulaswww.nucleares.unam.mx www.saberia.com