Títol: Superconductivitat: disseny d’un tobogan superconductor
Autora: Lavínia Hriscu
Tutor: Josefina Guasch Francesch
Modalitat: Ciències i tecnologia: Cientificotècnic
Àrea curricular: Física
Centre: Institut Martí l’Humà
Localitat: Montblanc

La superconductivitat és un fenomen físic que presenta un interès científic, principalment centrat en la vessant física-tecnològica. Actualment, és un tema del qual se’n desconeixen moltes coses, i per tant, un dels principals enigmes per als científics del segle XXI.

Objectius

• Ampliar els coneixements teòrics sobre la superconductivitat i el magnetisme.
• Entendre com funciona i per què succeeix aquest fenomen físic.
• Idear una aplicació nova de la superconductivitat, mitjançant la maqueta d’un tobogan superconductor, i alhora posar-me a prova i veure si m’agrada el camp de la recerca i la invenció en la física i la tecnologia.
• Observar el balanç d’energia perduda per fricció amb l’aire segons la forma de la vagoneta.

Hipòtesi

La hipòtesi del treball és verificar si funciona un possible disseny fet per mi de l’estructura d’un tobogan superconductor.

El procés

Per aconseguir tota la informació, s’han analitzat tant fonts bibliogràfiques com fonts de la xarxa d’internet, d’on m’he documentat sobre la superconductivitat.
Per a la construcció de la maqueta s’ha utilitzat: làmina de ferro 95,5x5cm, base de fusta,tubs circulars de ferro (secció 8mm), imants de neodimi 12x8x2 mm, nitrogen líquid, poliestirè expandit, superconductor d’alta temperatura (YBCO), cartolina, esprai, adhesiu resistent a 77K i adhesiu instantani.
La via d’imants ha estat realitzada orientant curosament els pols magnètics per tal que les línies de camp fossin iguals en cada punt i així fer que la via fos com un gran imant.
La vagoneta té unes dimensions de 5,5×2,8×3,2 cm i un volum interior de 13,5. Amb una tapa feta a mida es tapava la capsa per crear una atmosfera interior i evitar que el superconductor s’escalfés ràpidament. A l’interior de la vagoneta hi havia adherit el superconductor amb l’adhesiu especial.
Per analitzar el fregament amb l’aire s’han realitzat dos para-xocs amb cartolina.

Conclusions

• La superconductivitat és un fenomen que encara s’ha d’investigar molt per tal d’aconseguir una explotació completa de les seves possibles aplicacions.
• He pogut aprendre a gran escala com funcionen el magnetisme i la superconductivitat. Per assolir l’estat superconductor calen una temperatura, un camp magnètic uniforme i una intensitat de corrent adequats.
• Un superconductor és un material que en les condicions adequades (intrínseques), és capaç de conduir el corrent sense generar pèrdues d’energia; en presència d’un camp magnètic es comporta com un perfecte diamagnet o almenys ho fa parcialment (superconductor de tipus II) i per l’efecte Meissner presenta una representació visual molt clara, la levitació.
• Els superconductors d’alta temperatura presenten una estructura molt més complexa que els superconductors de baixa temperatura. Amb la recerca s’espera aconseguir fabricar el superconductor ideal, el que presenti les condicions més assequibles.
• Després de realitzar l’experiment, he pogut veure que variar la forma de la vagoneta ajuda que sigui molt més aerodinàmica, ja que la superfície de contacte amb l’aire es redueix notablement. La vagoneta amb para-xocs és capaç de recórrer més tram després xocar i per tant perd menys energia.

Bibliografia

• ANTONIO BIANCONI I THOMAS JARLBORG. Superconductivity above the lowest Earth temperature in pressurized sulfur hydride [en línia https://arxiv.org/abs/1510.05264]
• ANUARIS.CAT. Superconductivitat i superfluïdesa [en línia http://www.anuaris.cat/continguts/general/article_imprimir.php?id=2199]
• BAKER, Joanne: 50 quantum physics ideas you really need to know. Editorial Planeta S.A.. 2013. Barcelona.
• BRENT A. HOWE. Crystal Structure and Superconductivity of YBa2Cu3O7−x [en línia http://cornerstone.lib.mnsu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1345&context=etds]
• CARLOS BALSEIRO I FRANCISCO DE LA CRUZ. Superconductividad [en línia http://www.cienciahoy.org.ar/ch/hoy01/superconductividad.htm]
• CMM-CSIC. Superconductividad (ICMM-CSIC) [en línia http://www3.icmm.csic.es/superconductividad/]
• EROSKI CONSUMER. Infografía: Trenes Maglev. [en línia http://www.consumer.es/web/es/viajes/ideas_y_consejos/2008/01/27/174066.php]
• FERRAN VALLÈS. La superconductivitat i les seves aplicacions [en línia http://superconductivitat.blogspot.com.es]
• FJGONZÁLEZR. Superconductividad [en línia http://perso.wanadoo.es/fjgonzalezr/josephson/ESQUEMA.HTML]
• FRANCISCO ENRIQUE SÁNCHEZ-LAFUENTE PÉREZ. Los superconductores [en línia http://www.coitt.es/res/revistas/04c%20Superconductores.pdf]
• JESÚS RUIZ FELIPE. Teoría y práctica de la superconductividad. [en línia http://www.sociedadelainformacion.com/diciembre2006/teoriasuperconductividad.pdf]
• LUCIO ISOLA I ALEJANDRO MEZIO. Monografia: Superconductividad [en línia http://www.fceia.unr.edu.ar/~fisica3/supercond.pdf]
• LUIS FERNANDO MAGAÑA SOLÍS. La ciencia para todos [en línia http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/064/htm/sec_8.htm]
• M OLMO R NAVE. Electricidad y magnetismo. [en línia http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/emcon.html#emcon]
• M OLMO R NAVE. Materia Condensada. [en línia http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solcon.html]
• SERWAY, Reymond A.: Física, Tomo II Cuarta Edición. Mc Graw Hill. 1996. Mèxic. TERESA MARTÍN BLAS Y ANA SERRANO FERNÁNDEZ. Magnetismo. [en línia http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/intro_magnet.html]
• TIPER, Paul A.: Física para la ciencia y la tecnología II. Editorial Reverté S.A. Barcelona. USUARI UBA. 1.Superconductividad [en línia http://users.df.uba.ar/giribet/f4/Supercv2.pdf]
• WIKIPEDIA. Maglev [en línia https://en.wikipedia.org/wiki/Maglev]
• WIKIPEDIA. Magnetism [en línia https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetism]