ferrofluido - Istituto Trento 5
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ISTITUTO COMPRENSIVO TRENTO 5 Scuola secondaria di primo grado “G. Bresadola” OPEN DAY SCIENZE terza edizione a.s. 2016/2017 19 dicembre 2016 Il FerroFluido SOFIA MARINI JENNIFER HUARCAYA classe 1C Pourpose & Question Questo esperimento sui fluidi rientra nel più generale argomento del magnetismo, cioè di quei comportamenti della materia che sono caratteristici dei magneti. Il nome deriva dal greco μαγνήτης λίθος (magnétes líthos) cioè "pietra di Magnesia", dal nome di una località dell'Asia Minore, nota sin dall'antichità per gli ingenti depositi di magnetite. Pourpose & Question L'obiettivo dell'esperimento è quello di osservare e documentare il fenomeno del magnetismo applicato ai fluidi, rispondendo principalmente a queste domande: 1. E' possibile produrre ferrofludio? 2. Come si comporta un ferrofluido sottoposto ad un campo magnetico di diversa entità e tipologia? 3. Cosa accade nell'acqua? ad un ferrofluido inserito Hypothesis Nella nostra ipotesi un ferrofluido può essere prodotto a partire da elementi di base come: • toner magnetico olio vegetale tensioattivo Hypothesis Ipotizziamo che il ferrofluido presenti un elevato magnetismo se sottoposto ad un campo magnetico di diversa entità, producendo delle forma “spike” che si modellano sulle linee di forza del campo.). Hypothesis Ipotizziamo inoltre che un ferrofluido immerso in acqua conservi totalmente la sua capacità di reazione con un campo magnetico attraverso cui è possibile controllarne gli spostamenti. Materials Ferrofluido prodotto da toner Piccola ciotola trasparente Flaconcino trasparente Vite / bullone Neodimio Magnete permanente Elettrocalamita Homemade ferrofluid Polvere di toner magnetico Olio di semi Contentitore dal 250ml Bastoncino di legno Boccetta con pipetta Procedure / 1 Nel primo test verificheremo la reazione del ferrofluido a tre diversi tipi di magnete. Nel secondo verificheremo il comportamento del ferrofluido immerso in acqua e sottoposto al campo magnetico. Test 1 1. Versare 10 ml di ferrofluido nel piccolo contenitore. 2. Osservare lo stato del fluido 3. Avvicinare il magnete permanente al fondo del contenitore registrando i cambiamenti di stato del fluido alle diverse distanze dal magnete. 4. Rimuovere il magnete permanente ed avvicinare quello al neodimio al fondo del contenitore registrando i cambiamenti di stato del fluido alle diverse distanze dal magnete. 5. Spostare il magnete al neodimio vicino alla superficie del ferrofluido, attrarre una piccola parte del fluido ed osservare i cambiamenti di stato del fluido attaccato al neodimio. 6. Rimuovere il magnete al neodimio ed avvicinare l'elettrocalamita al fondo del contenitore registrando i cambiamenti di stao del fluido alle diverse distanze del magnete Procedure / 2 Test 2 1. Riempire quasi totalmente di acqua il flaconcino contenitore 2. Versare 5 ml di ferrofluido nella provetta. 3. Osservare lo stato del fluido 4. Avvicinare il magnete e muoverlo per tutta la lunghezza del flacone registrando i cambiamenti di stato del fluido. Results / 1 I risultati degli esperimenti condotti sul ferrofluido immerso in diversi di tipi di campi magnetici hanno confermato le ipotesi del progetto mostrando l'elevata reazione del ferrofluido ai campi magnetici e il chiaro rapporto tra le forme “spike” assunte dal fluido e la stessa intensità di campo. Results / 1 Una misura della deformazione del ferrofluido, prodotta dai campi magnetici, richiederebbe la stima esatta della superficie del ferrofluido nella forma di “spike”. Tale misura non è però realizzabile con gli strumenti a nostra disposizione. Risulta evidente però dall'esperimento, come il ferro fluido consenta la visualizzazione del campo magnetico e che la sua deformazione sia del tutto dipendente dall'entità delle linee di forza del campo. La stessa densità del liquido risulta modificata quando il liquido viene a contatto diretto con il magnete di neodimio. Results / 1 Nel secondo test, si è osservato il comportamento del fluido magnetico all'interno dell'acqua. Appena si è inserito il fluido nell'acqua si è formata una bolla e avvicinando il magnete si è potuto notare come i cambi di stato del ferrofluido in presenza di campi magnetici siano rimasti gli stessi del precedente test. Results / 2 Magnete Quantità ferrofluido Quantità acqua Superficie del ferrofluido Osservazioni Test 1 Permanente 10ml X Superficie ad anello con numerosi “spike” La forma della superficie del liquido con l'avvicinarsi del magnete assumendo una forma ad anello che ripercorre le linee di forza del magnete con numerosi “spike” Neodimio 10ml X Magnete sotto: superfice allungata con numerosi “spike” Il liquido addensato sopra la punta del magnete si comporta come una specie di “solido” a cui può anche essere impressa una rotazione Magnete sopra: superficie sferica addensata sulla punta del magnete Elettrocalamita 10ml X Superfice semisferica con numerosi “spike” Test 2 Permanente 5ml 150ml Sperficie raccolta nelpunto di applicazione del megante con “spike” Il ferrofluido si muove nell'acqua con reazioni al campo magnetico simili al caso 1. Il fluido risulta facikmente trasportabile dal campomagnetico Neodimio 5ml 150ml Sperficie raccolta nelpunto di Il ferrofluido si muove nell'acqua con reazioni al campo magnetico simili al Results / 3 Conclusions L'esperimento ha permesso di fornire le risposte ai quesiti posti, confermando l'elevato magnetismo del ferrofluido prodotto e come esso sia risultato fortemente condizionato dai campi magnetici con cui è entrato in contatto. Le tre tipologia di campo differenti per entità e modalità di produzione hanno fornito indicazioni precise su come il ferrofluido interagisca con essi. Conclusions E' risultato chiaro che la reazione del fluido non dipende dalla modalità di produzione del campo, ma solo dalla sua entità. Nel suo stato liquido iniziale, se sottoposto ad un elevato campo magnetico, come nel caso del neomidio, il ferrofluido passa ad una specie di stato solido con una propria forma e densità dipendente dal campo magnetico applicato. Conclusions La prova con l'acqua ha inoltre dimostrato che la reazione del ferrofluido ai campi magnetici risulta inalterata anche se immerso nell'acqua. Come pure risulta inalterata la sua dipendenza di forma e densità dall'intensità dei campi magnetici utilizzati.
