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Cómo construir un tren flotante con levitación magnética y desafiar la ley de la gravedad

tren flotante experimento
Construye un tren flotante con cinta imantada y madera
Sapos y Princesas
Sapos y Princesas
Fecha de actualización: 13.05.23

Ver un tren sin ruedas, que flota en el aire y que se desplaza sobre los raíles, puede parecer una locura, pero no lo es. Conseguirlo resulta tan fácil como aplicar el magnetismo para que se mueva por una vía sin necesidad de tener ninguna rueda. Se trata del tren flotante por levitación magnética o Maglev, que alcanza grandes velocidades. Un ejemplo de ello es el que une, en Shanghái, el aeropuerto con la estación de Longyang Road de la ciudad, cuya velocidad punta es de 431 kilómetros por hora, aunque el máximo que puede alcanzar este tipo de transportes está fijado en los 650 kilómetros a la hora.

Para que permanezca en el aire, se utilizan potentes imanes, tanto en la parte inferior de la carrocería como en las vías. Los imanes generan un campo magnético que por la atracción y repulsión hace que el tren supere su peso y pueda levitar.

Prueba cómo funciona un tren flotante con este proyecto de ciencias destinado a estudiantes de secundaria, ya que necesita precisión y realizar ajustes para conseguir que funcione. Además, te proponemos experimentar para comprobar cómo influye un peso añadido sobre él.

Materiales

  • Cinta magnética monopolar (con una sola polaridad) de 1,25 de ancho cortada en dos piezas de 60 centímetros y dos piezas de 12
  • 2 piezas angulares de plástico de 90° y de 60 centímetros de largo y 2 de ancho
  • Bloque de madera de 12 × 2 × 3,8 cm
  • Pieza plana de madera o cartón, de al menos 60 centímetros de largo y 8 de ancho
  • Cinta transparente de doble cara
  • Tijeras
  • Lápiz
  • Vaso de papel o plástico
  • Monedas
  • Balanza de cocina

Pasos

  1. Como paso previo a la construcción del tren flotante, comprueba que la cinta magnética es monopolar. Hacerlo es fácil, solo hay que enfrentar dos tiras y comprobar que se repelen entre sí. En caso de que se atraigan, la cinta será bipolar o multipolar, con lo que no serviría para este experimento de física.
  2. Coloca el bloque de madera sobre la superficie de trabajo por una de las caras con más superficie dispuesta hacia arriba.
  3. Despega el papel protector de las dos cintas magnéticas de doce centímetros y pégalas sobre la cara superior del bloque, colocándolas ajustadas a los lados. Tienen que seguir la línea del bloque y quedar perfectamente colocadas.
  4. Si no pegan bien, usa cinta de doble cara para asegurarte que no se desplazan.
  5. Toma la pieza de contrachapado o de cartón y corta una figura rectangular que nos sirva para la base de la vía del tren, con una medida de 60 centímetros de largo y 8 de ancho.
  6. Usa una de las piezas angulares como una regla para dibujar, sobre la base que has recortado, cinco líneas: la primera, una línea central en el medio de la base. Dos más a cada lado de la línea central, a una distancia de 5 milímetros. Por último, otras dos a cada lado de la línea central, a 20 milímetros. Para hacerte una idea más clara de la separación entre estos trazos, fíjate en la imagen que te ofrecemos al final de los pasos.
  7. A continuación, coloca las tiras magnéticas más largas, las de 60 centímetros. Para ello, despega el papel y colócalas de tal modo que los bordes interiores se alineen con las líneas que están a 5 milímetros de la línea central, de modo que las tiras queden a una distancia de 10 milímetros entre ellas.
  8. Pon las piezas angulares de plástico sobre la base, de forma que los bordes internos se alineen con las líneas a 20 milímetros y, por lo tanto, tengan una separación entre sí de 40 milímetros.
  9. Es el momento de poner nuestro tren sobre los raíles. Para hacerlo, tienes que encajarlo entre los ángulos de plástico disponiendo las tiras magnéticas hacia abajo. Es importante que lo puedas desplazar hacia delante y hacia detrás sin que se quede atascado en ningún punto.
  10. Comprueba que el tren se sostiene en el aire gracias a la fuerza de generada por los imanes.
tren flotante medidas
Sigue estas medidas para colocar bien las cintas magnéticas | Fuente: sciencebuddies

Explicación

El sistema por el cual el tren puede flotar se basa en la atracción y el rechazo de los imanes según sean sus polos. En este caso, se sujeta en el aire gracias a unos imanes de superconducción que lo hacen levitar, pero a una altura controlada porque, si se separan mucho del suelo, los imanes perderían su potencia. A través de estos mismos imanes, usando las propiedades de atracción y repulsión, también podemos hacer que el tren se mueva en un sentido u en otro.

Estos trenes alcanzan una gran velocidad gracias a que, al no ir apoyados sobre ruedas, no tienen más fricción que el propio aire. Es por eso, para ganar velocidad, que este medio de transporte tiene un diseño aerodinámico.

Otra de las curiosidades del tren flotante es que no tiene motor, ya que se mueve por la energía de los imanes.

tren flotante maqueta
La fuerza de los imanes hace que el tren se mantenga sobre el aire | Fuente: sciencebuddies

Experimenta con el peso

Ahora ya tienes un tren flotante que se desplaza sin necesidad de ruedas, pero ¿qué pasaría si añadimos carga al tren? Si quieres comprobarlo, el primer paso es medir la distancia que hay entre las vías y el vagón con una regla.

Toma un vaso de plástico o cartón y colócalo sobre el vagón, justo en el punto central. Ahora añade, poco a poco, unas monedas para ver cómo reaccionan los imanes. Comprobarás que a medida que colocas peso sobre el vagón, la distancia entre este y los raíles disminuye. También puedes experimentar cómo reacciona colocando las monedas apoyadas sobre uno de los bordes del tren (verás cómo se inclina hacia ese lado) o en el extremo.