378 Peonza celta casera o rattleback

Para realizar nuestro experimento necesitamos una cucharilla metálica, una cuchara de plástico y un par de clips.

Una peonza celta es un utensilio que gira de una manera peculiar. Con un impulso inicial la peonza gira respecto al eje vertical que pasa por el centro de la figura pero después de unas vueltas se detiene y cambia el sentido de giro. 

Algunas peonzas tienen una dirección de giro preferente. En un sentido la peonza gira y se detiene después de unas vueltas. Pero en sentido contrario la peonza se detiene después de unas vueltas y luego gira en sentido contrario.

En el vídeo podemos ver dos ejemplos de peonza celta con materiales caseros. En los dos casos la base de la peonza celta tiene una forma elipsoidal y la masa no se distribuye uniformemente.

Explicación

Con un impulso inicial la peonza gira respecto a un eje vertical que pasa por el centro de la figura.

Después de unas vueltas la figura comienza a cabecear (oscilar hacia arriba y hacia abajo) y se produce una transferencia de energía entre el giro y el cabeceo. Al aumentar el cabeceo disminuye la velocidad de giro y la peonza termina parándose. Después se invierte el sentido del giro y el cabeceo disminuye.

Si te interesa el tema puedes profundizar en el siguiente enlace de  Francisco R.Villatoro en Naukas.

371 Centrifugadora manual

Con un trozo de cartón, cañitas de refresco, un palito de madera, una hoja de acetato transparente, pegamento y tijeras construimos nuestra centrifugadora manual (ver vídeo). Luego metemos unas bolitas pequeñas y agitamos para que la superficie quede horizontal.

Si hacemos girar la centrifugadora dando vueltas con los dedos al palito vemos que las bolitas se acumulan cerca de las paredes de la caja.

Explicación

Si la centrifugadora está en reposo, cada bolita experimenta dos fuerzas verticales que se compensan: el peso y la fuerza normal. Pero al girar la centrifugadora aparecen otras dos fuerzas horizontales opuestas: la fuerza centrífuga (hacia afuera) y la fuerza de rozamiento estático. La fuerza centrífuga aumenta con la velocidad de las bolitas y la fuerza de rozamiento estático puede crecer hasta un valor máximo.

Centrífuga quiere decir que "huye del centro". En realidad la fuerza centrífuga no es una verdadera fuerza ya que no corresponde a una inteacción. Sus efectos son causados por la inercia.

Al girar la centrifugadora las bolitas describen un círculo alrededor del eje de rotación pero no todas tienen la misma velocidad. Las bolitas que están cerca del eje recorren un círculo pequeño y tienen poca velocidad. Las bolitas que están más alejadas del eje de rotación recorren en el mismo tiempo una distancia mayor y tienen, por tanto, mayor velocidad..

Para una cierta velocidad de giro las bolitas alejadas del centro salen impulsadas hacia las paredes del recipiente al superar la fuerza centrífuga a la fuerza de rozamiento.

324 Una hélice mágica

Para realizar nuestro experimento necesitamos un lápiz con goma de borrar, cartulina, tijeras, cutter, un alfiler y un palito de madera.

En primer lugar recortamos de un trozo de cartulina una hélice de unos 5 cm de largo y luego le hacemos con el alfiler un agujero en el centro.

Con el cutter hacemos unas muescas pequeñas en el lápiz (no es necesario que las muescas sean muy profundas) y luego clavamos el alfiler con la hélice en la goma del lápiz.

Por último sujetamos el lápiz con una mano y con la otra frotamos el palito a lo largo de las muescas del lápiz. Se requiere algo de práctica para que la hélice gire con cierta velocidad.

Es normal que al principio la hélice se agite pero no gire. Si se presiona con un dedo sobre el lápiz al tiempo que se frota el palito se obtienen mejores resultados (ver vídeo). Se puede modificar el sentido de giro presionando con un dedo al otro lado del lápiz.

Explicación

La vibración que se produce al frotar el palito a lo largo de las muescas del lápiz se transmite por la madera al alfiler que, por rozamiento, hace que la hélice gire sobre su eje.

Por si te interesa, aquí te dejo una explicación muy completa del funcionamiento de la hélice mágica que encontré en el Museo de la Ciencia y el Juego de la Universidad Nacional de Colombia.

176 Fuerza centrífuga con dos bolas

Para realizar nuestro experimento necesitamos dos bolitas de plástico, un tapón de corcho, un trozo de hilo, una aguja metálica y un trozo de alambre circular.

En primer lugar clavamos las dos bolitas de plástico en el alambre circular. Luego unimos los dos extremos del alambre con un tapón de corcho para completar un círculo.
Clavamos la aguja metálica en el tapón de corcho y unimos el otro extremo de la aguja al aro metálico con un trozo de hilo.

Por último, sujetamos la aguja con las manos de manera que el aro queda en posición vertical, con el tapón de corcho en la parte inferior y una bolita de plástico a cada lado del tapón central.

Si se gira el alambre en torno al eje vertical (la aguja) las dos bolitas ascienden por el alambre.


Explicación
Las dos bolitas de plástico se alejan del centro y suben por el aro metálico por acción de la fuerza centrífuga. Centrífuga quiere decir que “huye del centro”.
En realidad la fuerza centrífuga no es una verdadera fuerza ya que no corresponde a una interacción. Sus efectos son causados por la inercia.

La altura alcanzada por las dos bolitas aumenta con la velocidad de giro.