Cómo funcionan las brújulas

No importa dónde se encuentre en la Tierra, puede sostener una brújula en la mano y apuntará hacia el Polo Norte. ¡Qué cosa tan increíblemente ordenada y asombrosa! Imagina que estás en medio del océano, y estás mirando a tu alrededor en todas direcciones y todo lo que puedes ver es agua, y está nublado, por lo que no puedes ver el sol ... ¿Cómo demonios sabrías hacia dónde ir? ir a menos que tenga una brújula para decirle en qué dirección está "arriba"? Mucho antes que los satélites GPS y otras ayudas de navegación de alta tecnología, la brújula les dio a los humanos una forma fácil y económica de orientarse..

Pero, ¿qué hace que una brújula funcione como lo hace? ¿Y por qué es útil para detectar pequeños campos magnéticos, como vimos en Cómo funcionan los electroimanes? En este artículo, responderemos todas estas preguntas y también veremos cómo crear una brújula desde cero.!

Una brújula es un dispositivo extremadamente simple. UNA brújula (a diferencia de una brújula giroscópica) consiste en un imán pequeño y liviano balanceado sobre un punto de pivote casi sin fricción. El imán generalmente se llama aguja. Un extremo de la aguja suele estar marcado con una "N", para el norte, o coloreado de alguna manera para indicar que apunta hacia el norte. En la superficie, eso es todo lo que hay en una brújula.

1. Campo magnético de la tierra
2. Creación de su propia brújula casera
3. La brújula giroscópica

La razón por la que funciona una brújula es más interesante. Resulta que se puede pensar en la Tierra como si tuviera un imán de barra gigantesco enterrado en su interior. Para que el extremo norte de la brújula apunte hacia el Polo Norte, debe asumir que la barra magnética enterrada tiene su extremo sur en el Polo Norte, como se muestra en el diagrama de la derecha. Si piensa en el mundo de esta manera, entonces puede ver que la regla normal de "los opuestos se atraen" de los imanes haría que el extremo norte de la aguja de la brújula apunte hacia el extremo sur de la barra magnética enterrada. Entonces la brújula apunta hacia el Polo Norte.

Para ser completamente exactos, la barra magnética no corre exactamente a lo largo del eje de rotación de la Tierra. Está ligeramente descentrado. Este sesgo se llama declinación, y la mayoría de los buenos mapas indican cuál es la declinación en diferentes áreas (ya que cambia un poco dependiendo de dónde se encuentre en el planeta).

El campo magnético de la Tierra es bastante débil en la superficie. Después de todo, el planeta Tierra tiene casi 13.000 kilómetros de diámetro, por lo que el campo magnético tiene que viajar mucho para afectar su brújula. Es por eso que una brújula debe tener un imán ligero y un rodamiento sin fricción. De lo contrario, simplemente no hay suficiente fuerza en el campo magnético de la Tierra para girar la aguja..

La analogía de la "gran barra magnética enterrada en el núcleo" funciona para explicar por qué la Tierra tiene un campo magnético, pero obviamente eso no es lo que realmente está sucediendo. Y qué es realmente está pasando?

Nadie lo sabe con certeza, pero hay una teoría que funciona actualmente. Como se ve arriba, se cree que el núcleo de la Tierra consiste en gran parte en hierro fundido (rojo). Pero en el mismo núcleo, la presión es tan grande que este hierro supercaliente cristaliza en un sólido. La convección causada por el calor que irradia el núcleo, junto con la rotación de la Tierra, hace que la hierro liquido moverse en un patrón rotacional. Se cree que estas fuerzas de rotación en la capa de hierro líquido conducen a fuerzas magnéticas débiles alrededor del eje de giro..

Resulta que debido a que el campo magnético de la Tierra es tan débil, una brújula no es más que un detector de campos magnéticos muy leves creados por cualquier cosa. Es por eso que podemos usar una brújula para detectar el pequeño campo magnético producido por un cable que transporta una corriente (ver Cómo funcionan los electroimanes).

Ahora veamos cómo puedes crear tu propia brújula..

Si no tiene una brújula, puede crear la suya propia de la misma manera que la gente lo hizo hace cientos de años. Para crear su propia brújula, necesitará los siguientes materiales:

• Una aguja o alguna otra pieza de acero similar a un alambre (un clip para papel enderezado, por ejemplo)
• Algo pequeño que flote, como un trozo de corcho, el fondo de una taza de café de espuma de poliestireno, un trozo de plástico o la tapa de una jarra de leche.
• Un plato, preferiblemente un molde para pastel, de 9 a 12 pulgadas (23 a 30 cm) de diámetro, con aproximadamente una pulgada (2,5 cm) de agua en él.

El primer paso es convierte la aguja en un imán. La forma más sencilla de hacer esto es con otro imán: pase el imán a lo largo de la aguja 10 o 20 veces como se muestra a continuación..

Si tiene problemas para encontrar un imán en la casa, dos posibles fuentes incluyen un abrelatas y un electroimán que usted mismo hace (consulte Cómo funcionan los electroimanes).

Coloque su flotador en el medio de su plato de agua como se muestra a continuación.

La técnica de "flotar sobre el agua" es una manera fácil de crear un rodamiento casi sin fricción. Centre su aguja magnética en el flotador. Muy lentamente apuntará hacia el norte. Has creado una brújula!

Una brújula magnética como la creada en la página anterior tiene varios problemas cuando se usa en plataformas móviles como barcos y aviones. Debe estar nivelado y tiende a corregirse con bastante lentitud cuando la plataforma gira. Debido a esta tendencia, la mayoría de los barcos y aviones usan brújulas giroscópicas en su lugar.

Un giroscopio giratorio, si se apoya en un marco cardán y gira hacia arriba, mantendrá la dirección hacia la que apunta incluso si el marco se mueve o gira. En un girocompás, esta tendencia se utiliza para emular una brújula magnética. Al inicio del viaje, el eje del girocompás apunta hacia el norte usando una brújula magnética como referencia. Un motor dentro de la brújula giroscópica mantiene el giroscopio girando, por lo que la brújula giratoria seguirá apuntando hacia el norte y se ajustará con rapidez y precisión incluso si el barco está en mares agitados o el avión golpea turbulencias. Periódicamente, el girocompás se compara con la brújula magnética para corregir cualquier error que pueda detectar..

Para obtener más información sobre brújulas, navegación y temas relacionados, consulte los enlaces en la página siguiente..

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