SIMULACIÓN DE LA FUERZA ELECTROMAGNÉTICA PRODUCIDA POR UN

SOLENOIDE

Universidad Nacional de Colombia Fundamentos de electricidad y magnetismoProfesor Jaime VillalobosDiana Carolina Díaz Rodríguez – G3N06dianacarolina

¿QUÉ ES LA FUERZA DE LORENTZ? Es conocido que un conductor por el que

circula una corriente sufre una fuerza en presencia de un campo magnético. Puesto que la corriente está constituida por cargas eléctricas en movimiento, empezaremos por estudiar la fuerza sobre una única carga.

Entonces de esta manera la fuerza de Lorentz: Es la fuerza ejercida por un campo electromagnético que recibe una partícula cargada o una corriente eléctrica.

Al observar experimentalmente cómo es la fuerza que un campo B ejerce sobre una carga eléctrica q se cumple que:

Si la carga está en reposo, el campo B no ejerce ninguna fuerza sobre ella.

La fuerza es máxima cuando la velocidad de la carga v y el campo B son perpendiculares y es nula cuando son paralelos.

La fuerza es perpendicular al plano formado por v y B.

La fuerza es proporcional al valor de la carga q y a la velocidad v.

Si la carga cambia de signo, la fuerza cambia de sentido

Resumiendo todos los hechos ya mencionados, se concluye que la fuerza que un campo B ejerce sobre una carga eléctrica q que se mueve con una velocidad v viene dada por la expresión:

Para el campo magnético se cumple que la fuerza magnética es perpendicular a las líneas de campo B

Si la carga q se encuentra además bajo la acción de un campo eléctrico E, la fuerza resultante que actúa sobre ella es:

Conocida como Fuerza de Lorentz

¿Para qué una simulación?

Hasta hace unos años antes del desarrollo informático del siglo XX, la única herramienta pedagógica para comprender los fenómenos físicos que tanto nos han inquietado, integraba modelos matemáticos bastante complejos, que únicamente estudiosos del tema comprendían a profundidad.

Hoy en día, esos modelos siguen vigentes pero han ido más lejos, siendo base de programas o herramientas de software para simular dichos fenómenos; explicados por sus respectivas leyes de una manera interactiva y amigable para quien desee comprender más acerca del tema, no importando si conoce o no acerca del mismo.

¿Cuál es el software de simulación? DELMIA es el software utilizado como herramienta de

simulación.

Diseñado por la empresa francesa Dassault Systèmes, la “3DEXPERIENCE company”, especializada en ofrecer a compañías y particulares los universos virtuales necesarios para el diseño de innovaciones sostenibles.

Su software de diseño en 3D, N°1 mundial, y sus soluciones de maquetas digitales 3D y de gestión del ciclo de vida del producto (PLM), transforman la manera en que se diseña, fabrican y mantienen los productos.

¿Por qué DELMIA?

La principal funcionalidad del programa mencionado es permitir la innovación definiendo, planificando, creando, diseñando, supervisando y controlando virtualmente los procesos de producción.

DELMIA, permite a todos los actores implicados en la fabricación sin importar su nivel de experiencia participar dentro de un mismo grupo de trabajo que persigue los mimos objetivos de rendimiento de producción.

¿Y por qué no adaptarlo a física?

¿Adaptar no es innovar?

¿Y las dificultades? ¿No existen otros software que simulan y de una manera más fácil?….

¿ Por qué no usar una herramienta informática provista por el plan de estudios?

El desafío e interés del proyecto surgió gracias a la lógica que maneja el programa y su versatilidad en cuanto a diseño y simulación de procesos secuenciales.

SIMULACIÓN,DIFICULTADES Y SOLUCIONES

Las herramientas dadas por el programa para el trazo de la trayectoria de determinado producto, en este caso las partículas, no permitía establecer de manera directa movimientos curvos o de trayectoria radial o helicoidal, lo que presentó un obstáculo bastante importante a solucionar .

Trayectoria helicoidal y modelo matemático

TRAYECTORIAS DE LAS PARTICULAS INTERACTUANTES

TRAYECTORIA PARTICULA 1 ( AMBAS COMPONENTES PERPENDICULARES)

TRAYECTORIA PARTICULA 3 (UNA COMPONENTE PERPENDICULAR Y OTRA COMPONENTE A UN ANGULO )

CONCLUSIONES Para propósitos pedagógicos, generar simulaciones de

este estilo facilita el aprendizaje de ciertas leyes físicas no tan evidentes. Sin embargo, se corre el riesgo de una simplificación extrema de dichos principios.

Para facilitar simulaciones no tan estáticas o lineales como las de ensamble de producto sino más versátiles como las presentadas por situaciones o fenómenos físicos, podría programarse un comando en DELMIA que permitiera simular una trayectoria helicoidal o curva, o hallar otro método para lograrlas.

BIBLIOGRAFIA Magnetismo. Fuerza de Lorentz. http://

acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/fuerzamag.html

Consultado: 4 Diciembre de 2012.

DASSAULT SYSTÈMES. Delmia, producción y fabricación digital. http://www.3ds.com/es/products/delmia/

Consultado: 30 Noviembre de 2012.

Tutoriales, Semillero de Ingenieria Industrial. SIGAPO, Laboratorio 3i.