Nois pendulant

Tots els estudiants de Física saben (o haurien de saber) que el període d’un pèndol simple només depèn de la longitud de la corda (i del valor de la gravetat) i que la massa no influeix per res en en el temps que tarda en fer una oscil·lació.

La fórmula següent és la que ens permet calcular el període, podem observar que només depèn de la variable l (longitud del pèndol):

Sabem que això és cert només per oscil·lacions de poca amplitud de manera que l’angle que fa la corda amb la vertical sempre sigui petit; en aquesta situació el sinus d’aquest angle té un valor molt aproximat al propi angle (expressat en radians). Matemàticament ho expressem així:
Per exemple, per un angle de 20 graus l’error de considerar aquesta aproximació és només d’un 2%, una desviació molt insignificant de la realitat.

En el vídeo podem comprovar com les oscil·lacions es mantenen constants encara que la massa del pèndol va augmentant a cada oscil·lació: un noi, dos, tres, quatre… i fins a onze (!) sempre mantenint constant el període.

Us animeu a provar-ho amb els alumnes? Segur que recordaran tota la seva vida aquesta experiència i, evidentment, la primera fórmula de dalt… d’això se’n diu ensenyament i aprenentatge competencial 😉

Nota: el vídeo està extret d’una piulada de del perfil Ciencia infusa de Twitter, els agraeixo la difusió d’aquest esplèndid material (https://twitter.com/ciencia__infusa/status/1135488291426504704?s=12)

Increïble… el Bozo-Bozo

La veritat és que el bozo-bozo és una joguina d’allò més senzilla: un pal de fusta amb unes osques i a la punta una hèlix completament simètrica que gira lliurement en un cargol a la punta del pal.

El joc consisteix en fregar rítmicament el pal amb una altre pal de fusta, per simetria sembla que no ha de passar res, inicialment l’hèlix només vibra… però podem aconseguir que l’hèlix realitza un moviment de rotació en un o sentit o en el contrari. Es a dir, som capaços de transformar un moviment lineal alternatiu en un moviment de rotació.

La pregunta és: com hem de fregar el pal per tal d’aconseguir-ho? I encara més: com hem de variar el fregament per tal que l’hèlix canvii el seu sentit de rotació?

El secret està en fregar els dos pals però tocant amb un dit un costat o l’altre del pal amb les osques. Observa les dues imatges:

Si ho fem molt subtilment podem sorprendre a tothom, petits i grans, amb un efecte que realment sembla màgic i que si el públic intenta reproduir ni tan sols aconseguirà que l’hèlix roti (i molt menys controlar el seu sentit de rotació).

L’explicació física és bastant complexa i està relacionada amb aconseguir fer rodar un hula-hop amb un simple moviment davant-darrera de la nostra cintura (difícil però no impossible)… això si, una vegada ha començat a rodar en un sentit. Pots llegir l’explicació més detallada a la web http://www.bozobozo.com/la-science-du-bozo/

Psicopèndols

Un enginy fàcil de construir i que podem utilitzar per passar una estona divertida durant un sopar, una vetllada amb petits i grans, una trobada d’amics… i que els estudiants de física poden relacionar amb la llei del pèndol simple.

Es tracta de fer veure que mentalment som capaços de controlar el moviment de cada pèndol, demanem al públic que es concentrin en una bola i al cap de poca estona aquesta comença a oscil·lar mentre les altres dues es mantenen immòbils. Repetim l’experiència concentrant-nos plegats en un altre pèndol fins que aconseguim que oscil·li. En el vídeo veiem que fem oscil·lar les boles a voluntat començant per la petita, continuant per la mitjana, després la gran, la mitjana de nou i acabant amb la petita.

El secret és senzill i està relacionat amb que un pèndol té un període propi d’oscil·lació que depèn de la llargada del pèndol (i no de la seva massa) de manera que cada bola té un període d’oscil·lació diferent de les altres dues. Si fem oscil·lar lleugerament la barra superior coincidint amb el període propi d’una de les boles, aquesta començarà a oscil·lar mentre les altres resten pràcticament immòbils.

És el mateix que passa quan gronxem un nen en un parc infantil, si l’impulsem periòdicament amb coincidència amb l’oscil·lació pròpia del gronxador el nen oscil·larà cada vegada més (podríem arribar a fer-li donar la volta) en canvi si donem impulsos de forma no coordinada el gronxador restarà immòbil o pràcticament no es bellugarà. Aquesta sincronització la realitzem de forma quasi automàtica només observant el moviment del gronxador i, en el nostre cas, ho fem observant el moviment del pèndol que volem bellugar.

Pels estudiants de Física els podem recordar que el període d’un pèndol (suposant petites oscil·lacions) el podem calcular com T = 2*pi*arrel (l/g) de manera que només depèn de la longitud l del pèndol i no de la seva massa. Podem comprovar que, efectivament, en els nostres pèndols aquesta llei es compleix amb molta exactitud.

En un parc infantil podem observar que l’oscil·lació dels gronxadors no depèn de l’edat dels nen que hi puja sinó només de la llargada de la corda que l’aguanta. Què us sembla si anem ara mateix al parc infantil?

Nota: Aquesta experiència la va presentar l’Ana Cros de la Universitat de València a la trobada de Divulgadores que es va realitzar a Lleida l’octubre del 2014, gràcies Ana!