Juguetes para hacer ciencia
Existen juguetes “físicos” muy viejos. En la figura se ve a un griego jugando con un yoyo.
Estos juguetes pueden utilizarse para ilustrar muchos conceptos científicos. Aquí se proponen algunos de los más conocidos y una breve explicación de cada uno.
PÁJARO EQUILIBRISTA
Este pájaro se balancea sobre cualquier cosa – un dedo, incluso la nariz Pero no desafía a la gravedad – se aprovecha de ella. Gracias a dos pesos bien colocados en los extremos de las alas, su centro de masa se sitúa por debajo de la punta de su pico, creando un estado de equilibrio.
Pájaro Equilibrio
https://www.youtube.com/watch?v=J6osbdUSaHQ
Muñeco equilibrista
https://www.youtube.com/watch?v=c21eh3-jTm0
SLINKY
Proporciona una excelente demostración de la teoría de ondas y de las transformaciones de energía
Richard James, un ingeniero naval, inventó el Slinky por accidente. Trataba de desarrollar un muelle que pudiera ayudar a mantener fijos los instrumentos en un barco en el mar, pero fracasó en su intento. Observó, sin embargo, la manera curiosa con la que caían y decidió convertirlo en un juguete. Richard James y su esposa decidieron mostrar su nuevo juguete en la tienda Gimbels en Filadelfia aunque pensaron que nadie lo compraría por su simplicidad. Le dieron a amigos un dólar para que hicieran cola para comprarlos. Una hora y media después de la primera demostración, vendió un total de 400 Slinkys. El Slinky, cuyo diseño se modificó rematando los bordes por seguridad, ha permanecido, desde entonces, prácticamente inalterado.
El Slinky, como todos los objetos, tiende a resistir los cambios en su movimiento. Por su inercia, si se coloca en la parte alta de una escalera se mantendrá en reposo sin moverse. En este punto tiene energía potencial. Pero una vez que ha empezado a bajar las escaleras y la gravedad le afecta, la energía potencial se convierte en energía cinética y el Slinky desciende espira por espira escaleras abajo. La energía se transfiere a lo largo de su longitud en una onda de compresión o longitudinal, que se parece a una onda sonora que viaja a través de una sustancia transfiriendo un pulso de energía a la siguiente molécula. Lo rápidamente que la onda se mueve depende de la constante del muelle y de la masa del metal.
Slinky down stairs
https://www.youtube.com/results?search_query=tippe+top
El slinky. Sirve para introducir conceptos sobre ondas. Es un muelle de unas 80 espiras con una constante de elasticidad muy baja que permite alargarlo más de cinco metros. Dejando fijo un extremo podemos producir pulsos en el otro y ver cómo se propagan. Si atamos un lazo de color en medio observamos que el lazo sólo sube y baja, sin desplazarse lateralmente, lo que demuestra que la onda no transporta la materia aunque sí transporta la energía de la vibración. Podemos lanzar a través del slinky pulsos longitudinales como los de las ondas en la superficie del agua o transversales. Podemos ver la reflexión de las ondas en el extremo fijo, con cambio de fase o bien, uniendo ese extremo a una cuerda, reproducir la reflexión, sin cambio de fase, al mismo tiempo que parte de la energía da lugar a una onda refractada en la cuerda. Por último, y eso es lo más atractivo para jugar, podemos producir ondas estacionarias, observando que sólo se producen para frecuencias determinadas, la fundamental, con media longitud de onda entre los dos extremos, el primer armónico de frecuencia doble, el segundo de frecuencia triple, etc. Se puede conseguir, al menos, hasta el cuarto armónico. Jugando de esta manera es fácil introducir los conceptos de intensidad, frecuencia, longitud de onda, nodos y vientres.
Si queremos dar un carácter cuantitativo al juego sólo nos hace falta un metro y un cronómetro. Podremos comprobar experimentalmente que la frecuencia propia de vibración del muelle, la fundamental o la de cualquiera de sus armónicos depende de la longitud total del muelle y de la tensión que le apliquemos.
TUBO SONORO
Es un tubo flexible de plástico coarrugado de 76 cm de longitud y 2’5 cm de diámetro. Si lo cogemos por un extremo y lo hacemos girar emite un sonido de aproximadamente 220 hercios. Es su tono fundamental. Si aumentamos la velocidad de giro aparece su primer armónico, un La de 440 hercios. Dándole todavía más deprisa conseguimos los siguientes múltiplos de 660, 880, 1100 y hasta el de 1320 hercios, seis notas en total.
¿Por qué suenan los tubos? En los instrumentos de viento hay que insuflar aire mediante los pulmones o un fuelle y este aire hace vibrar una lengüeta. En éstos, la vibración se consigue por el coarrugado del tubo pero, ¿quién empuja al aire a fluir por el tubo? Es el efecto Venturi. la diferencia de velocidad entre un extremo casi fijo, el que sujetamos con la mano, y el otro que está girando produce una diferencia de presión que empuja al aire. Cuando aumentamos la velocidad, aumenta esa diferencia de presión, el flujo es más intenso y el tubo pasa a vibrar con el siguiente armónico.
Los armónicos en un tubo
https://www.youtube.com/watch?v=o62aR0rgtuE
ASTROBLASTER
El astroblaster consta de cuatro bolas que tienen distintas masas, ensartadas en una varilla que les obliga a un choque frontal. Si se dejan caer al suelo desde un metro de altura y se consigue, con un poco de práctica, que el conjunto se mantenga vertical hasta el momento del impacto con el suelo, la bola más pequeña saldrá despedida a una velocidad enorme y alcanzará una altura considerable.
Podemos observar que, al caer, las tres bolas mayores quedan prácticamente quietas en el suelo, así que toda la energía cinética se la lleva la pequeña. Si el choque fuera elástico -que no lo es en absoluto- podríamos calcular fácilmente la altura que alcanzaría usando la expresión de la energía potencial:
(m 1 + m 2 + m 3 + m 4 ) g h = m 4 g h’
Como las masas de las bolas del juguete son 70, 23, 8 y 4 gramos, resulta que h’ es aproximadamente 26 veces superior a la altura inicial, claramente superior a la que alcanza en la realidad que es de entre 10 y 14 veces, dependiendo de la verticalidad de la caída.
Un efecto semejante al que se consigue con el astroblaster se produce dejando caer verticalmente al suelo una pelota de baloncesto y otra de tenis colocada sobre ella. Al chocar contra el suelo la pelota de tenis sube a gran atura.
Astro Blaster!
https://www.youtube.com/watch?v=k0Do_--nePY
Física I Lección 17C Demostración de un rebote sorprendente
https://www.youtube.com/watch?v=j1PBUhNiJyg
DROPPER POPPER
EL Dropper Popper, proporciona una demostración única de la energía. Dobla el popper hacia dentro, a continuación lánzala desde la altura del hombro. La energía potencial elástica que se desprende en el impacto la hace salta más arriba de la cabeza
Demuestre la transformación energética! | Gotero Popper | Arbor Scientific
https://www.youtube.com/watch?v=G4zJMIsT3xs
GLOBOS COHETE
Es una gran manera de demostrar los principios básicos de las leyes de Newton . Para que el cohete sea estable el centro de gravedad debe estar detrás del centro e presión. Los globos son inestables por lo que serpentean en cada dirección cuando permites que el aire escape.
Globos cohete
https://www.youtube.com/results?sp=mAEB&search_query=rocket+balloonLAS BOLAS DE NEWTON
Las bolas de Newton permiten una demostración de la ley de conservación de la energía y de la cantidad de movimiento. Tradicionalmente constan de cinco bolas de acero moviéndose en una curva cicloide pero una versión mejor puede construirse suspendiendo las bolas de un bastidor fijo para minimizar las pérdidas por rozamiento. Cuando se separan una bola de la posición de equilibrio en el otro extremo sube una, si se separan dos en el otro extremo suben dos y ...¿si se separan tres?.
Probemos a hacer otras combinaciones. Hacer chocar una bola de un lado y dos de otro, dos y tres, dos y dos dejando una quieta en el centro, etc.
¿Por qué ocurre exactamente esto y sólo esto? Porque han de conservarse simultáneamente la cantidad de movimiento y la energía cinética, es decir, en el caso de que caiga una sola bola tienen que cumplirse las dos ecuaciones:
mv = mv1 +mv2 +mv3 +mv4 +mv5 mv2 = mv1 2 +mv 2 2 +mv3 2 +mv42 +mv5 2
Bolas de Newton
https://www.youtube.com/watch?v=4KvI1pYsYRg
Amazing Demonstration Of A Giant Newton's Cradle!
https://www.youtube.com/watch?v=8dgyPRA86K0
GIRÓSCOPO
Las fuerzas giroscópicas han sorprendido a la humanidad durante cientos de años. Mientras está girando sobre un pedestal, danzando sobre una cuerda o balanceándose sobre el borde de un vaso, el giroscopio parece desafiar la gravedad con su misteriosa fuerza.
Cómo Funciona un Giroscopio ⚡ Qué es un Giroscopio
https://www.youtube.com/watch?v=0cH2JCT8xbU
10 Trucos con el Giroscopio o Giróscopo | ASMR
https://www.youtube.com/watch?v=LXqzJHfsYbA
TIPPE TOP
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"La Tippe Top" es una peonza, que consiste en una sección de esfera coronada por una varilla cilíndrica corta ("el vástago").
Cuando se hace girar el Tippe Top sobre una mesa, la peonza rápidamente se coloca hacia abajo hacia la mesa. Cuando el vástago toca la mesa, la peonza se da la vuelta y empieza a girar sobre el vástago. Automáticamente levanta su centro de masa mientras empieza a girar en dirección opuesta.
La cosa interesante es que cuando la Tippe Top se invierte, también cambia la dirección de la rotación. En otras palabras, en algún punto durante la inversión, la peonza empieza a girar alrededor del eje a través del vástago y a continuación empieza a girar en el otro sentido. Al mismo tiempo, el centro de masas se eleva, y la peonza es así un Si no se tiene un Tippe Top real, el mismo efecto de inversión puede conseguirse haciendo girar un huevo duro o una piedra redonda (oval) suavizada.
HISTORIA:
La Tippe Top se ha estudiado extensamente durante muchos años. Ya en los 1800, Sir William Thomson y el profesor Hugh Blackburn experimentó hacienda girar piedras en forma de huevo que encontraban en la playa. Vieron propiedades semejantes a las del Tippe Top, todavía sin inventar.
En 1891, la peonza fue patentada como "Wendekreisel" en Alemania por Helene Sperl de Munich. La patente solo se mantuvo el año siguiente porque no se pagó. Ninguno de los modelos descritos en el documento de la patente parecía funcionar. Según Christian Ucke ( Universidad Técnica de Munich, Alemania), quien trató de construir las peonzas descritas por Helene Sperl. El documento de la patente, describe la propiedad de la inversión con palabras, de manera que Sperl tenía un modelo que funcionaba completamente, que no se había descrito correctamente en el documento.
De acuerdo con Vendsyssel Historical Museum en Hjørring, Dinamarca, el Tippe Top fue reinventado en 1950 por el ingeniero danés Werner Østberg (quien la llamó "tippetop"). Tuvo la idea cuando al visitar América del Sur vio a la gente local jugando con una pequeña fruta redonda. Cuando le daba la vuelta como en las antiguas peonzas, giraba un segundo se daba la vuelta y giraba sobre el vástago. Produjo en masa la Tippe Top, que ganó una popularidad gigantesca en el mundo. Werner Østberg también patentó la peonza en varios países.
En 1952 C.M. Braams de la Universidad de Rijks en Utrecht publicó artículos sobre la Tippe Top, donde mencionó que la peonza se vendía entonces en Holanda en ese momento. En un artículo de J.A. Jacobs de Canadá decía que la "peonza fue producida en Dinamarca y fue después fabricada en Canadá, pudiéndose conseguir en cualquier tienda de comestibles o estanco por 25 centímos.
El Tippe Top se vendió en Inglaterra por la British Indoors Pastimes Company desde 1953, y en la mitad de los 1950, se podían encontrar en Tippe Tops en las cajas de cereales como Post Rice Krinkles en USA. Según Dan Goodsell de www.theimaginaryworld.com Tippe Tops podían encontrarse en las cajas de cereales de companies como Nabisco, General Mills y Post desde los 1950 y por encima de los 1970.
Existe también una imagen famosa de la apertura del instituto de física en la Universidad de Lund en Suecia en 1951, donde Wolfgang Pauli y Niels Bohr están mirando al Tippe Top. Bohr estaba interesado en la física de la peonza, y se cree que también Winston Churchill disfrutaba con ella.
Tippe Top
https://www.youtube.com/watch?v=6oCYYgspio8
RATTLEBACK
Colocar el rattleback sobre una superficie plana, suave, con el lado curvo hacia abajo. Pulsar suavemente sobre un extremo. ¿Qué le sucede al rattleback? ¿Gira en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario? Pulsar en el otro extremo , y observar como gira. Colocar el rattleback sobre una superficie lisa, y hacerlo girar en sentido contrario a las agujas del reloj. ¿Cuántas vueltas da antes de pararse? Ahora, haz girar el rattleback en el sentido de las agujas del reloj. ¿Cuántas vueltas da antes de pararse? ¿Cómo se comporta antes de pararse?
Las Rattlebacks se conocen también como rattlerocks o celtas. Fueron redescubiertos por los arqueólogos estudiando las formas de cabezas de hachas y hachuelas prehistóricas. El Rattleback es una curiosidad cuyas propiedades antiguas y misteriosas atraen la atención de las personas de todas las edades.
El primer intento de analizar los celtas fue hace un siglo. Pero sólo en la mitad de los 1980 se hicieron descripciones matemáticas completas, una por Hermann Bondi, entonces rector del Churchill College, Cambridge, y otro por Mont Hubbard, profesor de ingeniéria mecánica de la Universidad de California, Davis.
Bondi y Hubbard estaban de acuerdo que el ingenio celta necesitaba tres ingredientes principales. En primer lugar la base curvada debe tener dos radios diferentes – un radio grande para la curva grande y un radio más corto para la curva mas estrecha a traves de su anchura. A continuación, los ejes de simetría del celta debe estar desplazados ligeramente de sus ejes de inercia principales. Cualquier objeto rígido tiene tres ejes principales de inercia. Ajustan con ángulos rectos entre sí y si haces girar el objeto alrededor de uno de ellos, no existe tendencia a girar alrededor de los otros dos. Finalmente, debe existir una distribución diferente de masa alrededor de cada uno de los dos ejes horizontales de inercia—una forma delgada larga, por ejemplo.
Rattleback Physics
https://www.youtube.com/watch?v=69Xm762qE8o
EL DISCO DE EULER
Lanza una moneda sobre la mesa. A medida que pierde energía y se inclina hacia la superficie, la moneda empieza a rodar hacia sus bordes, oscilando cada vez más rápido. Hacia el final, la moneda genera un sonido de golpeteo característico aumentando rápidamente la frecuencia hasta que se para repentinamente.
Cuanto mayor y más pesado sea el disco, más dramático es el efecto. Este comportamiento prolongado puede observarse en un juguete comercial llamado disco Euler — un disco de acero plateado en cromo de 400 gramos, de 3,75 centímetros de diámetro, con un borde redondeado para ayudar a mantenerlo en movimiento durante periodos de tiempo remarcablemente largos, sobre una plataforma circular, regularmente cóncavo con un acabado de espejo.
Una serie de principios de la Física se manifiestan en el disco de Euler.
Conservación de la energía
Cuando un disco de Euler gira tiene a la vez energía cinética y potencial. La energía potencial se le da al disco cuando se coloca hacia arriba sobre un lado. La energía cinética se le da al disco cuando se le hace girar sobre la base de cristal. El disco de Euler giraría y rodaría permanentemente si no hubiera rozamiento y vibración.
Conservación del momento angular
Otra manera de describir como funciona el disco de Euler es considerando el momento angular del disco. Como una peonza, el disco Euler utiliza su momento angular para mantenerse derecho. A medida que el disco describe un circulo se mantiene en su lugar por un equilibrio de la fuerza gravitatoria que empuja el disco hacia abajo y la fuerza aplicada por la base del espejo, que mantiene el disco hacia arriba. De nuevo, si no hubiera rozamiento y vibración, el disco giraría durante largo tiempo.
Turbulencias
El matemático H. Keith Moffatt del Instituto Isaac Newton de Ciencias Matemáticas en Cambridge, Inglaterra, ha propuesto una explicación de por qué este movimiento termina de manera tan abrupta en lugar de hacerlo suavemente cuando el disco gira más rápidamente. La responsable es la delgada capa de aire atrapada entre el disco y la mesa. Cuando su inclinación se hace más pronunciada, el disco aprieta y retuerce el aire que hay debajo.
Las investigaciones matemáticas del fenómeno del repiqueteo puede proporcionar aclaraciones a la turbulencia, según afirma Moffatt. Ayudado por el modelo que los matemáticos describen como singularidad de tiempo finito, los investigadores puede contemplar con una mirada fresca a la pregunta que se mantiene sin resolver de si tales singularidades pueden ocurrir en el interior de un fluido en movimiento turbulento.
Disco de Euler
https://www.youtube.com/watch?v=C-gSlIUcOLo
PAJARITO BEBEDOR
Es una criatura bastante loca, en aparente contradicción a todas las leyes de la física, mete su cabeza en un vaso de agua, inmediatamente se endereza y empieza a oscilar. Pero la oscilación no se amortigua del todo, el pájaro se inclina de nuevo, bebe en el vaso y empieza de nuevo su movimiento como si fuera una máquina de movimiento perpetuo.
La segunda ley de la Termodinámica afirma que para transformar el calor (movimiento molecular aleatorio) en trabajo (movimiento organizado en gran escala) tienes que transferir calor desde un objeto caliente a uno más frío. Sin diferencias de temperatura, no hay trabajo. El pájaro bebedor produce la diferencia de temperatura necesaria enfriando su cabeza, pero con esto no se viola la segunda ley de la termodinámica
El cuerpo del pájaro está hecho de un tubo de vidrio con un bulbo en un extremo (la cabeza del pájaro), y otro bulbo de cristal en el otro extremo (la cola). Todo está medio lleno con un líquido que tiene un punto de ebullición bajo. El resto del pájaro lleno con el vapor de ese líquido. Cuando el pájaro está recto, el vapor en su cabeza no está en contacto con el líquido de su cola. Se empieza, introduciendo el pico en el agua. La esponja de su cabeza se empapa rápidamente. Al mismo tiempo en la posición horizontal del cuerpo del pájaro los dos recipientes de vapor entran en contacto, el líquido en el cuerpo puede fluir libremente. Por otra parte el pájaro está diseñado de manera que la mayor parte del líquido se encuentra en la mitad inferior del pájaro, haciendo su cola pesada, por ello el pájaro se endereza.
La cabeza, sin embargo, está ahora mojada, y se enfría por evaporación. La presión ejercida por el vapor de un líquido próxima a la ebullición es muy sensible a la temperatura, de manera que la presión en la cabeza fría del pájaro disminuye, y la presión más alta en la cola fuerza al líquido a subir hacia la cabeza. El pájaro empieza a oscilar un poco antes de que el enfriamiento empiece realmente. Ahora actúa como un péndulo que se acorta - la velocidad de oscilación y el ángulo de oscilación aumentan-. Eventualmente, se absorbe suficiente líquido hacia la cabeza, que se hace lo suficientemente pesada para que se incline para beber de nuevo. Por supuesto una vez que está horizontal, las dos cámaras de vapor igualan su presión, y el líquido fluye de nuevo hacia la cola del pájaro.
Glass Drinking Bird
https://www.youtube.com/watch?v=x8JmcdFz1mw
LOS BARCOS POP-POP
Originalmente llamado "Putt Putt Steam Boats" en 1920, este juguete puede utilizarse para enseñar muchos principios científicos. Con la llama de una pequeña vela o unas gotas de aceite de cocinar, el bote funciona durante horas. Es interesante para demostrar la transformación de la energía calorífica en energía mecánica.
El inventor Thomas Piot patentó el barco pop-pop en 1891. Entre 1920 y 1940 llegó a ser el juguete más popular del mundo.
Tiene una pequeña caldera con capacidad para unas cuantas gotas de agua que hay que cebar antes de comenzar. El objetivo de los dos tubitos es sólo permitir el cebado. La llama de una velita calienta la caldera y las gotas
de agua se vaporizan casi explosivamente como ocurre al echar una gota sobre una plancha muy caliente. El vapor empuja al agua de los tubos hacia atrás y a la barca hacia adelante. Al bajar ese vapor por los tubos que están en contacto con el agua exterior, se enfría, se condensa y la disminución de presión permite que otra gota de
agua penetre en la caldera repitiéndose el ciclo.
Además, y eso no lo tenía el primer modelo, una delgada lámina metálica que cubre la caldera se mueve con los cambios de presión produciendo el ruido característico de un motor de explosión (de ahí el nombre de pop-pop). Aunque parece simple, muchos se han hecho la siguiente pregunta: si el agua sale y entra alternativamente de la barca, en la misma cantidad, ¿no hay entonces un intercambio total nulo de cantidad de movimiento con el exterior? ¿Por qué se mueve entonces? Veámoslo del siguiente modo: Si estamos en una barca con un cubo de agua en la mano, podemos arrojar el agua con fuerza por la popa y la barca avanzará. Después recogemos más agua del mar, la introducimos despacio a bordo para que la cantidad de movimiento (en el sentido hacia proa) sea pequeña y repetimos el lanzamiento. La barca continuará indefinidamente su avance mientras se mantenga el ciclo. Lo curioso es que el desplazamiento de la barca es independiente dela velocidad con que introduzcamos el agua. Antes de impulsarla para lanzarla estará en reposo respecto de la barca. La movamos a la velocidad que la movamos hacia proa para introducirla, después la tenemos que frenar. La contribución al cambio de cantidad de movimiento de la barca es, pues, nula en la fase de introducción del agua. Sólo la expulsión es la responsable del impulso y la barca tiene forzosamente que avanzar.
Bateau à moteur pop pop HD
https://www.youtube.com/watch?v=n9Jxac22ErY
Juguete Antiguo: El barco Pop-Pop (Old Toy: Pop Pop Boat)
https://www.youtube.com/watch?v=6U2GtaFSB60
EL RADIÓMETRO DE CROOKES
Es un molino de cuatro aspas sustentadas sobre la punta de una aguja, para minimizar el rozamiento, colocado en una ampolla en la que se ha hecho un vacío grande pero no total. Se lo debemos a Sir Williams Crookes en el último cuarto del siglo XIX, que lo usó en sus estudios de descargas en gases para medir la intensidad de las radiaciones utilizadas.
Su característica principal es que cada aspa del molinillo tiene una cara blanca y la otra negra. Cuando incide luz sobre él, comienza a girar y lo hace tanto más rápidamente cuanto mayor sea la intensidad luminosa. Con el Sol, no llegan a verse las aspas. La primera interpretación que Crookes dio al fenómeno fue que era la presión de radiación (producida por el choque de los fotones, diríamos hoy, sobre las aspas) y así se lo comunicó a Maxwell, que estuvo encantado de que el aparato demostrase experimentalmente esa presión de radiación predicha por su teoría del electromagnetismo como consecuencia de la absorción de energía radiante por la materia. Sin embargo, ambos rectificaron inmediatamente. Si nos fijamos bien en el radiómetro observamos que siempre se mueve con la cara blanca hacia adelante, siendo la negra la que empuja, al contrario de lo que debería ocurrir si se tratara de un intercambio de cantidad de movimiento por efecto del choque.
En efecto, una pelota que choca contra una pared elástica y rebota intercambia el doble de cantidad de movimiento que si la pared es plástica y la pelota se incrusta en ella. Lo mismo ocurre con la luz. Si es absorbida por la cara negra de las aspas y reflejada por las blancas, haría doble fuerza sobre éstas últimas y el radiómetro se movería al revés de como lo hace. La presión de radiación, medida experimentalmente en 1901, es demasiado pequeña para producir el efecto que vemos y, además, si se hace un vacío mayor en el radiómetro, éste deja de funcionar lo que demuestra que el resto de aire que queda es determinante en su funcionamiento. Aunque aún no está del todo claro, la explicación simplificada es que la cara negra se calienta más que la blanca al absorber la radiación y la mayor agitación térmica de esa cara produce un mayor intercambio de cantidad de movimiento con las moléculas de aire que la rodean. Se trata, pues, de otro tipo de motor térmico.
El Radiómetro de Crookes
https://www.youtube.com/watch?v=Muy0AedKFAI
EL LEVITRÓN
La fuerza contraria a la de la gravedad que mantiene a esta extraña peonza levitando sobre la base es el magnetismo. La peonza y la base están magnetizadas, pero con signos opuestos. Existen cuatro fuerzas magnéticas sobre la peonza: sobre su polo norte, repulsión del polo norte de la base y atracción del polo sur de la base, y sobre su polo sur, atracción del polo norte de la base y repulsión del polo sur de la base. Como las fuerzas dependen de la distancia, la repulsión norte domina, y la peonza es repelida. La peonza se eleva hasta el lugar donde la repulsión hacia arriba equilibra la fuerza de la gravedad hacia abajo.
Además de proporcionar una fuerza sobre la peonza como un todo, el campo magnético de la base da un momento que tiende a girar su eje de giro. Si la peonza no estuviera girando, este momento magnético la tiraría. Entonces su polo Sur apuntará hacia abajo y la fuerza de la base sería atractiva - esto es, en la misma dirección de la gravedad - y la peonza caería. Cuando la peonza está girando, el momento actúa giroscópicamente y el eje no cae sino gira alrededor de la dirección (aproximadamente vertical) del campo magnético. Esta rotación se llama precesión. Con el Levitrón, el eje es aproximadamente vertical y la precesión es visible como un cabeceo que se convierte en más pronunciado a medida que la peonza se va parando.
Para que la peonza permanezca suspendida, el equilibrio sólo no es suficiente. El equilibrio debe ser estable, de manera que un ligero desplazamiento horizontal o vertical produce una fuerza empujando a la peonza hacia abajo hacia el punto de equilibrio. Para el Levitrón, la estabilidad es difícil de conseguir. A medida que la peonza se mueve de lado, alejándose del eje del imán de la base, alrededor del cual el eje de la peonza experimenta la precesión, se desvía ligeramente de la vertical. Si la peonza experimentara precesión alrededor de la vertical exacta, la física de los campos magnéticos haría el equilibrio inestable. Como el campo es tan próximo a la vertical, el equilibrio es estable solamente en un pequeño intervalo de alturas.
El peso de la peonza y la intensidad de magnetización de la base y de la peonza determina la altura del equilibrio donde el magnetismo equilibra la gravedad. Esta altura debe estar en el intervalo de estabilidad. Cambios ligeros de temperatura alteran la magnetización de la base y la peonza (a medida que la temperatura aumenta, la dirección de los imanes atómicos varían al azar y el campo se debilita). A menos que el peso se ajuste para compensar, el equilibrio se desplazará del rango estable y la peonza acelera. Como el intervalo estable es tan pequeño, este ajuste es delicado - el peso más ligero es solamente aproximadamente el 0,3 % del peso de la peonza.
El campo magnético de la base empuja hacia un lado a lo electrones de la peonza cuando da vueltas a través del campo. En una peonza metálica, que conduce la electricidad, los electrones fluirán, la resistencia en el metal amortiguara estas "corrientes transitorias" y disipará la energía rotatoria, haciéndola que frene y eventualmente que caiga. La peonza cerámica es un aislante, así las corrientes transitorias no pueden fluir.
Levitación con el Levitron
https://www.youtube.com/watch?v=GMVtlNbMwHw
ESFERAS DE PLASMA
La imagen de abajo muestra las características básicas de una esfera de plasma. La señal de alto voltaje está generada por un transformador, semejante al que se utiliza en los tubos de televisión. Esto produce entre 5 000 V y 10 000 V a una frecuencia de aproximadamente de 20 kHz. La esfera contiene gases inertes - por ejemplo, neón y argón.
Los gases están a baja presión, aproximadamente a 1/10 de una atmósfera. Esto reduce el camino libre medio de la mezcla de gases (la distancia media que una carga viajará antes de chocar con otra o átomo). Si el camino libre medio es grande, entonces las cargas pueden acelerar hasta conseguir mayores energías cinéticas antes de chocar con un campo eléctrico pequeño. Así los efectos de descarga en el gas pueden verse con un voltaje aplicado mucho más bajo que en la atmósfera a la presión atmosférica. La ionización de los gases se produce en el electrodo del medio y la descarga salta hasta el globo de cristal, que está efectivamente a potencial de tierra. Las ramificaciones son numerosas y no tienen dirección particular preferida ya que la distancia desde el electrodo central a cualquier parte de la esfera de cristal es la misma. Cuando se acerca una tierra externa a la proximidad del vidrio, como la mano de una persona, aumenta el campo eléctrico entre el electrodo central y la tierra en la que está la mano de la persona. La descarga ocurrirá preferentemente en esta región intensificándose las ramificaciones.
Si alguien coloca su mano sobre la parte de arriba del globo de plasma, las ramificaciones de plasma se dirigirán hacia ella, y la corriente se descargará hacia tierra sobre la superficie de la piel de la mano de la persona. Si ahora otra persona se acerca y suavemente roza la parte de arriba de la mano de la primera persona (que está sobre la esfera) ambas personas sentirán un pequeño picor en el punto de encuentro entre las dos manos.
Para ver lo que ocurre, desconecta el globo y coloca un trozo pequeño de hoja de aluminio, de aproximadamente 4 cm de lado en la parte de arriba del globo. Conecta la esfera y sujeta una llave en tu mano, acercándola lentamente a la esquina del papel de aluminio. Es posible que se desencadene una pequeña chispa, que cuando empieza puede alcanzar una longitud de unos pocos mm. Si se acerca un tubo fluorescente agarrándolo por uno de sus extremos y se acerca a la esfera conectada, el tubo se encenderá. Si el tubo se sujeta en su punto medio, entonces solamente la sección entre la mano de la persona y la esfera se iluminará, mostrando claramente el camino de la corriente eléctrica.
ESFERAS DE PLASMA: HACEN COSAS INCREIBLES
https://www.youtube.com/watch?v=fY0_dPRUiaQ
Esfera de plasma
https://www.youtube.com/watch?v=cRHFxP1jzEI
MIRAGE 3D
Se trata de dos espejos parabólicos, uno con la parte reflectante hacia arriba y el otro, que tiene un agujero en su parte central, colocado hacia abajo sobre el primero, como si fuera una tapadera. En el fondo del primero, que resulta ser el foco del segundo, se coloca un objeto pequeño que queda oculto a la vista. Cada rayo de luz que sale del objeto real se refleja en el espejo superior y baja verticalmente, paralelo al eje óptico, propiedad clave de los espejos parabólicos: todo rayo que pasa por el foco se refleja paralelamente al eje óptico y viceversa. Una vez que el rayo llega al espejo inferior, se refleja en él y sale pasando por su foco, que está exactamente en el agujero del de arriba, como se ve en el esquema. En ese foco se cruzan todos los rayos de luz procedentes del objeto.
El resultado es que el ojo humano sitúa el objeto en el punto del que parten los rayos que le llegan, situado encima del conjunto, fuera de ambos espejos, que es el foco del espejo de abajo. Ahí se forma una imagen real y el cerebro interpreta que ahí está el objeto. Sin embargo, si intentamos cogerlo sólo encontraremos aire entre los dedos.
MIRAGE 3D Hologram
https://www.youtube.com/watch?v=ToFAigW_Fro