Floating Rings Science Set with Platform
KITFRBX
Introduction Introducción
This page contains complete, bilingual online instructions for building a floating rings tower, turning it into a magnetic spring scale, and using both for science experiments. All information is based on the materials that come in the MiniScience Floating Rings Science Set with Platform. If you don't have this kit, you can order one online.
Esta página contiene las instrucciones completas y bilingües para construir una torre de anillos flotantes, convertirla en una báscula magnética de resorte y usar ambas en experimentos científicos. Toda la información se basa en los materiales que vienen en el Floating Rings Science Set with Platform de MiniScience. Si no tienes este kit, puedes pedirlo en línea.
Like poles of magnets repel each other. In the first part of this project you slide six ring magnets over a wooden dowel with like poles facing each other, so the rings float one above the other. In the second part you add a clear tube and a tray on top of the rings and build a scale that weighs small objects.
Los polos iguales de los imanes se repelen. En la primera parte de este proyecto colocas seis imanes de anillo en una varilla de madera con los polos iguales enfrentados, de modo que los anillos flotan uno sobre otro. En la segunda parte agregas un tubo transparente y una bandeja sobre los anillos y construyes una báscula que pesa objetos pequeños.
With this project students can explore:
Con este proyecto los estudiantes pueden explorar:
- Magnetic poles, magnetic repulsion and magnetic levitation.
- How weight and magnetic force balance each other.
- Why the rings need a guide rod.
- How the pushing force between magnets changes with distance.
- How a spring scale works and how to calibrate it.
- Los polos magnéticos, la repulsión magnética y la levitación magnética.
- Cómo se equilibran el peso y la fuerza magnética.
- Por qué los anillos necesitan una varilla guía.
- Cómo cambia con la distancia la fuerza con que se empujan los imanes.
- Cómo funciona una báscula de resorte y cómo calibrarla.
Items Needed Materiales Necesarios
Before starting, verify the content of your kit against the list below.
Antes de comenzar, verifica el contenido de tu kit con la siguiente lista.
- Wooden base with a pre-drilled hole
- Wooden dowel
- 6 black ceramic ring magnets
- Clear plastic test tube with cap
- Clear plastic petri dish (used as the tray)
- Base de madera con un orificio
- Varilla de madera
- 6 imanes cerámicos de anillo negros
- Tubo de ensayo de plástico transparente con tapa
- Caja Petri de plástico transparente (se usa como bandeja)
For the magnetic spring scale and the experiment you will also need:
Para la báscula magnética y el experimento también necesitarás:
- Craft stick (popsicle stick) (not included)
- Strip of colored paper or thin card (not included)
- Clear tape and double-sided tape (not included)
- Hot glue gun and glue sticks, to build the platform (not included)
- White glue or wood glue (not included)
- 30 identical coins, such as US pennies (not included)
- Scissors, fine-tip marker and a ruler with millimeter marks (not included)
- Palito de manualidades (palito de paleta) (no incluido)
- Tira de papel de color o cartulina delgada (no incluido)
- Cinta transparente y cinta doble cara (no incluido)
- Pistola de silicón caliente y barras de silicón, para armar la plataforma (no incluido)
- Pegamento blanco o cola para madera (no incluido)
- 30 monedas iguales, por ejemplo centavos de dólar (no incluido)
- Tijeras, marcador de punta fina y una regla con marcas en milímetros (no incluido)
Kit content may be different from the images shown on this page.
El contenido del kit puede ser diferente de las imágenes que se muestran en esta página.
A Science Fair Project Un Proyecto para la Feria de Ciencias
The Floating Rings Science Set with Platform may be used for a science project, technology project, display project, or an engineering project for your science fair. Your completed project will also be an educational tool for yourself and your classmates who need to understand magnetic forces, magnetic levitation, equilibrium of forces and how a spring scale works.
El Floating Rings Science Set with Platform puede usarse para un proyecto científico, tecnológico, de exhibición o de ingeniería para tu feria de ciencias. Tu proyecto terminado también será una herramienta educativa para ti y tus compañeros que necesiten comprender las fuerzas magnéticas, la levitación magnética, el equilibrio de fuerzas y cómo funciona una báscula de resorte.
Safety Information Información de Seguridad
- Ceramic magnets are brittle. Do not let them snap together: they can chip or crack, and the chips can be sharp.
- Keep the magnets away from phones, computers, credit cards and other electronic devices.
- Keep the magnets away from anyone with a pacemaker or another medical implant.
- Never put magnets or coins in your mouth.
- Avoid touching the tip of the glue gun and the hot glue.
- Los imanes cerámicos son frágiles. No dejes que se peguen de golpe: pueden astillarse o romperse, y las astillas pueden cortar.
- Mantén los imanes lejos de teléfonos, computadoras, tarjetas de crédito y otros aparatos electrónicos.
- Mantén los imanes lejos de cualquier persona con marcapasos u otro implante médico.
- Nunca te metas imanes ni monedas en la boca.
- No toques la punta de la pistola de silicón ni el silicón caliente.
Adult supervision is required when using the glue gun.
Se requiere la supervisión de un adulto al usar la pistola de silicón.
Assembly Procedure Procedimiento de Armado
Part 1 — Build the floating rings Parte 1 — Arma los anillos flotantes
Step 1 — Mount the dowel.Paso 1 — Coloca la varilla. Push one end of the wooden dowel into the hole in the base until it stands straight up. If the dowel is loose, put a few drops of white glue or wood glue in the hole, insert the dowel, and wait a few hours until the glue is fully dry. Introduce un extremo de la varilla de madera en el orificio de la base hasta que quede bien derecha. Si la varilla queda floja, pon unas gotas de pegamento blanco o cola para madera en el orificio, inserta la varilla y espera unas horas hasta que el pegamento esté completamente seco.
Step 2 — Place the first magnet.Paso 2 — Coloca el primer imán. Slide one ring magnet over the dowel and let it go down until it rests on the base. Pasa un imán de anillo por la varilla y déjalo bajar hasta que descanse sobre la base.
Step 3 — Find the repelling side.Paso 3 — Encuentra el lado que repele. Take a second magnet and hold it firmly just above the first one. If you feel the magnets pulling toward each other, turn the magnet over. When you feel them pushing each other away, like poles are facing each other. Toma un segundo imán y sostenlo con firmeza justo encima del primero. Si sientes que los imanes se atraen, dale la vuelta al imán. Cuando sientas que se empujan, los polos iguales están enfrentados.
Step 4 — Make the second magnet float.Paso 4 — Haz flotar el segundo imán. Keeping the magnet turned the same way, slide it over the dowel and gently let it go. Instead of dropping onto the first magnet, it floats above it. Sin cambiar la posición del imán, pásalo por la varilla y suéltalo con suavidad. En lugar de caer sobre el primer imán, flota encima de él.
Step 5 — Add the other magnets and test the tower.Paso 5 — Agrega los demás imanes y prueba la torre. Repeat steps 3 and 4 with the remaining four magnets, one at a time. Always test before letting go: if a magnet is pulled down, lift it off, turn it over and try again. When all six rings float, push the top magnet down gently. How much force do you need to push all the magnets together? Now release it. What happens? Why? Repite los pasos 3 y 4 con los cuatro imanes restantes, uno por uno. Prueba siempre antes de soltar: si un imán es atraído hacia abajo, sácalo, dale la vuelta y vuelve a intentarlo. Cuando los seis anillos floten, empuja con suavidad el imán de arriba hacia abajo. ¿Cuánta fuerza necesitas para juntar todos los imanes? Ahora suéltalo. ¿Qué pasa? ¿Por qué?
If you push the rings down and let go quickly, the top ring can jump off the dowel. Keep your face away from the top of the dowel.
Si empujas los anillos hacia abajo y los sueltas de golpe, el anillo de arriba puede salir disparado de la varilla. Mantén la cara lejos de la punta de la varilla.
Part 2 — Build the magnetic spring scale Parte 2 — Arma la báscula magnética de resorte
The floating rings behave like a spring: the more weight you put on the top ring, the more the rings squeeze together. A magnetic spring scale uses this to measure weight. First you build a platform: a tray (the petri dish) glued on top of the test tube.
Los anillos flotantes se comportan como un resorte: cuanto más peso pones sobre el anillo de arriba, más se juntan los anillos. Una báscula magnética de resorte aprovecha esto para medir el peso. Primero construyes una plataforma: una bandeja (la caja Petri) pegada encima del tubo de ensayo.
Read steps 6 to 8 before you start: hot glue cools in a few seconds. Adult supervision is required when using the glue gun.
Lee los pasos 6 a 8 antes de empezar: el silicón caliente se enfría en pocos segundos. Se requiere la supervisión de un adulto al usar la pistola de silicón.
Step 6 — Glue the green cap to the round end of the tube.Paso 6 — Pega la tapa verde en la punta redonda del tubo. The closed end of the test tube is round, so it cannot hold the tray. Turn the green cap upside down and put the round end of the tube inside it. Apply hot glue all around the joint where the tube meets the cap, and hold the tube straight until the glue cools. The top of the cap now gives the tube a flat end. La punta cerrada del tubo de ensayo es redonda, así que no puede sostener la bandeja. Pon la tapa verde boca arriba y mete dentro la punta redonda del tubo. Aplica silicón caliente alrededor de la unión entre el tubo y la tapa, y sostén el tubo derecho hasta que el silicón se enfríe. La parte de arriba de la tapa le da ahora al tubo una punta plana.
Step 7 — Put hot glue on the green cap.Paso 7 — Pon silicón caliente en la tapa verde. Mark the center of the petri dish first (see step 8), so it is ready. Then turn the tube over so the green cap is on top, and put a generous drop of hot glue in the middle of the flat surface of the cap. Primero marca el centro de la caja Petri (ver el paso 8), para tenerla lista. Luego voltea el tubo para que la tapa verde quede arriba y pon una buena gota de silicón caliente en el centro de la superficie plana de la tapa.
Step 8 — Find the center of the petri dish and glue the cap to it.Paso 8 — Encuentra el centro de la caja Petri y pega la tapa. To find the center, measure the diameter of the petri dish with a ruler, across its widest part, and make a small mark on the bottom at half that distance. Turn the dish a quarter turn and repeat: the center is where the two marks cross. Press the glued cap onto the center mark on the bottom of the dish, and hold the tube straight, at a right angle to the dish, until the glue cools. Your platform is ready. Para encontrar el centro, mide con una regla el diámetro de la caja Petri por su parte más ancha y haz una pequeña marca en el fondo a la mitad de esa distancia. Gira la caja un cuarto de vuelta y repite: el centro es donde se cruzan las dos marcas. Presiona la tapa con el silicón sobre la marca del centro, en el fondo de la caja, y sostén el tubo derecho, en ángulo recto con la caja, hasta que el silicón se enfríe. Tu plataforma está lista.
Step 9 — Place the platform on the rings.Paso 9 — Coloca la plataforma sobre los anillos. Slide the open end of the tube over the dowel until the tube rests on the top magnet. The dowel guides the tube, so the platform can only move up and down. Check that the top of the dowel never touches the inside end of the tube, even when you press the platform down. Pasa el extremo abierto del tubo por la varilla hasta que el tubo descanse sobre el imán de arriba. La varilla guía el tubo, así que la plataforma solo puede moverse hacia arriba y hacia abajo. Verifica que la punta de la varilla nunca toque el fondo interior del tubo, incluso cuando presionas la plataforma hacia abajo.
Step 10 — Make the pointer.Paso 10 — Haz la aguja indicadora. Cut a strip of colored paper about 1 cm (3/8") wide. Wrap one end around the tube and tape it in place, then cut the free end into an arrow that points to the side. Corta una tira de papel de color de unos 1 cm (3/8") de ancho. Enrolla un extremo alrededor del tubo y pégalo con cinta, luego recorta el extremo libre en forma de flecha que apunte hacia un lado.
Step 11 — Mount the scale stick.Paso 11 — Coloca el palito de la escala. Glue a craft stick upright on the base, next to the tube, so that the tip of the arrow almost touches it. Let the glue dry before continuing. Pega un palito de manualidades en posición vertical sobre la base, junto al tubo, de modo que la punta de la flecha casi lo toque. Deja secar el pegamento antes de continuar.
Step 12 — Calibrate the scale.Paso 12 — Calibra la báscula. With the tray empty, tap the dowel gently and mark the stick at the tip of the arrow: this is zero. Put 5 identical coins on the tray, wait for the tray to stop moving and mark the new position. Keep adding 5 coins at a time and mark each position. A US penny made after 1982 has a mass of 2.5 g, so every 5 pennies add 12.5 g. With other coins, weigh 10 of them on a kitchen scale and divide by 10. Now place a small, light object on the empty tray and read its mass from your marks. Con la bandeja vacía, dale unos golpecitos suaves a la varilla y marca el palito en la punta de la flecha: este es el cero. Pon 5 monedas iguales en la bandeja, espera a que la bandeja deje de moverse y marca la nueva posición. Sigue agregando monedas de 5 en 5 y marca cada posición. Un centavo de dólar estadounidense fabricado después de 1982 tiene una masa de 2.5 g, así que cada 5 centavos suman 12.5 g. Con otras monedas, pesa 10 en una báscula de cocina y divide entre 10. Ahora coloca un objeto pequeño y liviano en la bandeja vacía y lee su masa en tus marcas.
The marks will not be evenly spaced. This is not a mistake: the closer the magnets get, the harder they push back, so each new group of coins moves the tray a little less.
Las marcas no quedarán a la misma distancia unas de otras. No es un error: cuanto más se acercan los imanes, con más fuerza empujan, así que cada nuevo grupo de monedas hace bajar la bandeja un poco menos.
What Is Happening? ¿Qué Está Pasando?
Every ring magnet has a north pole on one flat face and a south pole on the other flat face. When two magnets are placed with the same poles facing each other, they push each other away. This pushing force is called magnetic repulsion.
Cada imán de anillo tiene el polo norte en una cara plana y el polo sur en la otra. Cuando dos imanes se colocan con los polos iguales enfrentados, se empujan entre sí. Esta fuerza de empuje se llama repulsión magnética.
Each floating ring is pulled down by gravity and pushed up by the magnet below it, and it stops where these forces are balanced. The lower magnets hold up the weight of all the rings above them, so the gaps get smaller toward the bottom. When you put weight on the tray, every gap gets smaller, and the tray goes down. The heavier the load, the farther it goes down.
Cada anillo que flota es atraído hacia abajo por la gravedad y empujado hacia arriba por el imán de abajo, y se queda donde esas fuerzas se equilibran. Los imanes de abajo sostienen el peso de todos los anillos que tienen encima, por eso los espacios se hacen más pequeños hacia abajo. Cuando pones peso en la bandeja, todos los espacios se reducen y la bandeja baja. Cuanto mayor es la carga, más baja.
Troubleshooting Solución de Problemas
- A magnet sticks to the one below instead of floating. It is upside down. Lift it off the dowel, turn it over and slide it down again.
- The rings or the tube get stuck on the dowel. Make sure the dowel stands straight up. Tap the dowel gently to help them settle.
- The tray tilts or the tube leans. Center the petri dish on the tube and place the load in the middle of the tray.
- The tray does not go down when you add weight. The top of the dowel may be touching the inside end of the tube. Check step 9.
- The same load gives different readings. Tap the dowel gently before each reading so friction does not hold the rings, and read the arrow at eye level.
- Two magnets snapped together and are hard to separate. Take them off the dowel together, then slide one magnet sideways off the other instead of pulling them straight apart.
- Un imán se pega al de abajo en lugar de flotar. Está al revés. Sácalo de la varilla, dale la vuelta y vuelve a bajarlo.
- Los anillos o el tubo se atascan en la varilla. Asegúrate de que la varilla esté bien derecha. Dale unos golpecitos suaves a la varilla para que se acomoden.
- La bandeja se inclina o el tubo se ladea. Centra la caja Petri sobre el tubo y coloca la carga en el centro de la bandeja.
- La bandeja no baja cuando agregas peso. Es posible que la punta de la varilla esté tocando el fondo interior del tubo. Revisa el paso 9.
- La misma carga da lecturas distintas. Dale unos golpecitos suaves a la varilla antes de cada lectura para que la fricción no frene los anillos, y lee la flecha a la altura de los ojos.
- Dos imanes se pegaron y cuesta separarlos. Sácalos juntos de la varilla y luego desliza un imán hacia un lado sobre el otro, en lugar de jalarlos en línea recta.
Science Project Proyecto Científico
Research question:Pregunta de investigación: Does the magnetic spring scale move the same distance every time the same amount of weight is added to the tray? ¿La báscula magnética de resorte baja la misma distancia cada vez que se agrega la misma cantidad de peso a la bandeja?
Sample hypothesis 1:Hipótesis de ejemplo 1: I hypothesize that the tray moves down the same distance for every 5 coins added, like a regular spring. Mi hipótesis es que la bandeja baja la misma distancia por cada 5 monedas que se agregan, como un resorte común.
Sample hypothesis 2:Hipótesis de ejemplo 2: I hypothesize that each group of 5 coins moves the tray down less than the one before, because the magnets push much harder as they get closer. Mi hipótesis es que cada grupo de 5 monedas hace bajar la bandeja menos que el anterior, porque los imanes empujan con mucha más fuerza a medida que se acercan.
Experiment (Observation and Reporting) Experimento (Observación y Reporte)
- Build the magnetic spring scale (steps 1 to 11). Instead of marking the craft stick, tape a ruler upright next to the tube, or measure from the zero mark with a ruler.
- With the tray empty, tap the dowel gently and write down the position of the arrow. This is the zero position.
- Add 5 identical coins to the center of the tray. Tap the dowel, wait for the tray to stop moving and measure how far the arrow has moved down from zero, in millimeters.
- Keep adding 5 coins at a time, up to 30 coins, and measure the drop after each addition.
- Remove all the coins and repeat the whole series two more times. Use the average of the three series.
- Use the same coins, the same tray and the same starting position in every series, so the only thing that changes is the mass on the tray.
- Arma la báscula magnética de resorte (pasos 1 a 11). En lugar de marcar el palito, pega una regla en posición vertical junto al tubo, o mide desde la marca del cero con una regla.
- Con la bandeja vacía, dale unos golpecitos suaves a la varilla y anota la posición de la flecha. Esta es la posición cero.
- Agrega 5 monedas iguales en el centro de la bandeja. Dale unos golpecitos a la varilla, espera a que la bandeja deje de moverse y mide cuántos milímetros bajó la flecha desde el cero.
- Sigue agregando monedas de 5 en 5, hasta 30 monedas, y mide el descenso después de cada grupo.
- Quita todas las monedas y repite la serie completa dos veces más. Usa el promedio de las tres series.
- Usa las mismas monedas, la misma bandeja y la misma posición inicial en todas las series, para que lo único que cambie sea la masa sobre la bandeja.
Record your readings in the table below:
Anota tus mediciones en la siguiente tabla:
| Coins on the tray | Mass (g) | Average drop (mm) | Drop added by the last 5 coins (mm) |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | — |
| 5 | |||
| 10 | |||
| 15 | |||
| 20 | |||
| 25 | |||
| 30 |
| Monedas en la bandeja | Masa (g) | Descenso promedio (mm) | Descenso que agregan las últimas 5 monedas (mm) |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | — |
| 5 | |||
| 10 | |||
| 15 | |||
| 20 | |||
| 25 | |||
| 30 |
Sample data table, using US pennies of 2.5 g eachTabla de datos de ejemplo, con centavos de dólar de 2.5 g cada uno (Values are not real)(Los valores no son reales):
| Coins on the tray | Mass (g) | Average drop (mm) | Drop added by the last 5 coins (mm) |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | — |
| 5 | 12.5 | 5.0 | 5.0 |
| 10 | 25 | 9.0 | 4.0 |
| 15 | 37.5 | 12.0 | 3.0 |
| 20 | 50 | 14.5 | 2.5 |
| 25 | 62.5 | 16.5 | 2.0 |
| 30 | 75 | 18.0 | 1.5 |
| Monedas en la bandeja | Masa (g) | Descenso promedio (mm) | Descenso que agregan las últimas 5 monedas (mm) |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | — |
| 5 | 12.5 | 5.0 | 5.0 |
| 10 | 25 | 9.0 | 4.0 |
| 15 | 37.5 | 12.0 | 3.0 |
| 20 | 50 | 14.5 | 2.5 |
| 25 | 62.5 | 16.5 | 2.0 |
| 30 | 75 | 18.0 | 1.5 |
Analysis and Reporting Análisis y Reporte
Review the last column of your data table. Did every group of 5 coins move the tray the same distance, or did the drop get smaller as the load increased? Compare your results with your hypothesis and explain them: as the gaps shrink, the magnets push back much harder, so the scale becomes stiffer. Discuss what this means for reading the scale, and why its marks must be calibrated one by one. Also discuss the other factors that could have affected your results, such as friction between the rings and the dowel, a tray that is not centered, coins that are not exactly the same mass, and reading the arrow from different angles.
Revisa la última columna de tu tabla de datos. ¿Cada grupo de 5 monedas hizo bajar la bandeja la misma distancia, o el descenso fue cada vez menor al aumentar la carga? Compara tus resultados con tu hipótesis y explícalos: a medida que los espacios se reducen, los imanes empujan con mucha más fuerza, así que la báscula se vuelve más rígida. Comenta qué significa esto al leer la báscula y por qué sus marcas deben calibrarse una por una. Comenta también otros factores que pudieron influir en tus resultados, como la fricción entre los anillos y la varilla, una bandeja que no está centrada, monedas que no tienen exactamente la misma masa y leer la flecha desde ángulos distintos.
Make a Graph Haz una Gráfica
Use your data/results table to draw a graph, or create one like this in Excel. Put the mass on the tray on the horizontal axis and the average drop on the vertical axis. A regular spring gives a straight line; a curve that flattens out shows that the magnetic spring gets stiffer as it is loaded.
Usa tu tabla de datos y resultados para dibujar una gráfica, o crea una como esta en Excel. Pon la masa sobre la bandeja en el eje horizontal y el descenso promedio en el eje vertical. Un resorte común da una línea recta; una curva que se va aplanando muestra que el resorte magnético se vuelve más rígido a medida que se carga.
If you do not have this kit or need extra parts to complete your project, you can order it now. Kit content may be different from the images shown on this page. Check price and availability at the secure online store.
Si no tienes este kit o necesitas piezas adicionales para completar tu proyecto, puedes pedirlo ahora. El contenido del kit puede ser diferente de las imágenes de esta página. Consulta precio y disponibilidad en la tienda en línea segura.
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Floating Rings Science Set with Platform — Part# KITFRBX
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