Atención, la respuesta a la pregunta: ¿Atraerá un imán a una fresa?

La foto ilustra el experimento. Coloca dos fresas en los extremos de una pajilla, haces un agujero en ella (por una sola cara) y colocas la pajilla en equilibrio sobre un perno en posición invertida a través de ese agujero. Ajustas las fresas como contrapesos para lograr una posición de equilibrio. ¿Qué sucede cuando un imán fuerte (de neodimio) se acerca a una de las fresas como se muestra en la imagen? ¿Qué sucede cuando el imán se coloca en una posición fija por encima de una de las fresas? Piensa un poco y luego responde.

¿Qué pasa si utilizas otras frutas? Una uva, una bolita de melón, o una bolita de sandía.

Me ha llamado la atención tanto la pregunta (como la respuesta): David Featonby, “What Happens Next?: How does a magnet make strawberries revolve?,” Phys. Educ. 45: 679-680, 2010.

La respuesta en este blog… el 25 de diciembre, que es Navidad.

Como ya nos ha comentado uno de los lectores de este blog (Julio), el imán repele (no atrae) a la fresa “porque el agua es una sustancia diamagnética.” Más aún, él nos recomienda usar “uvas con un péndulo de torsión colgado del techo, porque tienen más agua.” Aún así, os coloco la respuesta que tenía preparada. Por cierto, he cambiado la fecha de la entrada, no sé cómo se enterarán del cambio los que reciben las entradas vía correo electrónico… ya me contaréis.

RESPUESTA: No, no la atraerá, pero la repelerá. La fresa es repelida por el imán y la pajilla con las dos fresas rota un poquito alejándose del imán. Para mantener el movimiento es necesario mover el imán para que siga el movimiento de la fresa y la pajilla sostenga su rotación. Cuando se coloca el imán sobre una de las fresas, la fuerza de repulsión es suficiente como para desequilibrar la pajilla y que las fresas caigan.

¿POR QUÉ?: Las frutas contienen un alto porcentaje de agua y el agua es diamagnética, por lo que el campo magnético del imán (si es potente) provoca una fuerza de repulsión. Colocando el imán en el otro lado de la fresa se logra que la pajilla se ponga a rotar en el sentido opuesto.

El diamagnetismo es la propiedad que presentan los materiales que son repelidos por los imanes. Corresponde a una forma de magnetismo muy débil que solo se observa en la presencia de un campo magnético externo intenso. Los cambios en el movimiento orbital de los electrones producen un momento magnético inducido en la dirección opuesta a la del campo. El material diamagnético es atraído hacia la región donde el campo magnético es más débil, es decir, es repelido por el imán. Materiales diamagnéticos incluyen el oro, grafito, bismuto y el agua. Por ejemplo, una rebanada delgada de grafito, que es un material diamagnético muy fuerte, puede estar flotando en un campo magnético de forma estable.

Si repites este experimento en clase con tus alumnos debes recordar utilizar un imán intenso. Una posibilidad es una electroimán, pero yo te recomendaría un imán de neodimio. El recurso más interesante para los profesores de física son las tiendas de todo a 1€. ¿Cómo conseguir un imán de este tipo en una tienda de todo a 1€? Por ejemplo, en las linternas que funcionan por inducción magnética, como la de la figura de abajo. Desmontar esta linterna y volverla a montar es muy fácil, por ello, extraer el imán de esta linterna te permitirá utilizar un imán de neodimio en tus experimentos en clase cada vez que lo necesites.

Ya que estamos con ello, quizás alguno se pregunte cómo funciona una linterna de inducción. Cuando agitas la linterna mueves el imán de forma que atraviesa de forma oscilatoria una bobina de hilo, lo que por la ley de la inducción de Faraday produce una corriente eléctrica alterna (oscilatoria) en sus extremos. Abajo tenéis una representación del voltaje típico, con picos de unos 4 voltios de pico positivo y algo menos de pico negativo.

Para iluminar el diodo LED de la linterna se requiere una corriente continua, por lo que hay introducir un puente rectificador y una capacitancia (grande, unos 0’3 F) para que se almacene la energía eléctrica (las linternas más caras tienen una batería de litio o similar en lugar de la capacitancia para garantizar una mayor duración de la carga). Todo el circuito está preparado para que el diodo LED reciba una tensión continua entre 2 y 3 V.

Más información sobre estos asuntos (con datos concretos para la linterna de la foto) en el artículo de Frank Thompson, “The shaking torch: another variation on the inductive force,” Phys. Educ. 45: 575-576, 2010.