¿Por qué un disco giratorio no se cae? Descubre el efecto giroscópico con un spinner y un CD
Soy Ken Kuwako, entrenador de ciencia. Cada día es un nuevo experimento.
Encontré este simpático hand spinner amarillo en Daiso. El hand spinner lo compré en la tienda de 100 yenes Seria. Aunque es muy económico, gira sorprendentemente bien.
Pero lo mejor es que no es solo un juguete para hacerlo girar por diversión. Basta con pegarlo en el centro de un CD con un poco de pegamento para convertirlo en un increíble dispositivo con el que podrás experimentar uno de los fenómenos más curiosos de la física.
Así se ve por la parte delantera.
Y así luce por la parte trasera.
La idea proviene de un experimento presentado en el sitio web de NGK Science Site. Decidí construirlo por mi cuenta y el resultado fue mucho más sorprendente de lo que imaginaba. El protagonista de hoy es el “efecto giroscópico”, el mismo fenómeno que explica por qué un trompo o la rueda de una bicicleta pueden mantenerse en equilibrio.
Un CD sin girar se cae inmediatamente
Empecemos por lo más sencillo. Intentemos colocar el CD en posición vertical sobre la mesa sin hacer girar el hand spinner.
Como era de esperar, el CD cae casi al instante. Es una buena forma de comprobar lo inestable que resulta mantener un disco de pie cuando no está en movimiento.
Hazlo girar… ¡y ocurre la magia!
Ahora llega la parte realmente interesante. Haz girar rápidamente el hand spinner y vuelve a colocar el CD exactamente igual que antes.
¿El resultado? Mejor míralo en el siguiente vídeo.
¡Esta vez no se cae! Aunque lo hayas colocado en el mismo lugar y de la misma manera, el comportamiento cambia por completo.
Y eso no es todo. Lo más sorprendente es que el CD gira suavemente y vuelve hacia su posición inicial. Parece casi como si tuviera voluntad propia.
¿Por qué no se cae? La respuesta está en el efecto giroscópico
El responsable de este fenómeno es el llamado “efecto giroscópico”. Cuando un objeto gira, tiende a conservar la orientación de su eje de rotación. Esta propiedad proviene de una de las leyes fundamentales de la física: la conservación del momento angular.
Cuando el CD está quieto, no es más que un disco fino e inestable. Basta una pequeña inclinación para que la gravedad lo derribe. Sin embargo, en cuanto comienza a girar a gran velocidad, aparece una resistencia natural a cambiar la dirección de su eje. Esa es exactamente la misma razón por la que una bicicleta resulta mucho más estable cuando está en marcha y por la que un trompo puede permanecer erguido mientras gira. Un objeto en rotación obedece a un comportamiento físico muy diferente al de un objeto inmóvil.
¿Por qué gira y vuelve? La precesión tiene la respuesta
Todavía hay algo más fascinante. El CD no solo permanece de pie: también cambia de dirección y parece regresar.
Ese movimiento recibe el nombre de “precesión”. Cuando una fuerza externa, como la gravedad, actúa sobre un objeto que está girando, el eje de rotación comienza a desplazarse lentamente describiendo un círculo. Es el mismo movimiento que puede observarse en un trompo justo antes de detenerse, cuando su eje empieza a oscilar.
En realidad, es el mismo principio que hace volver a un bumerán
Quizá ya hayas pensado en otro objeto que aprovecha este fenómeno: el bumerán.
Este sencillo experimento es un excelente modelo para comprender por qué un bumerán regresa hacia quien lo lanza.
Desde el instante en que se lanza, el bumerán comienza a girar muy rápidamente. Gracias al efecto giroscópico mantiene la orientación de su eje y, al mismo tiempo, la precesión modifica poco a poco su dirección de avance, haciendo que describa una trayectoria curva hasta regresar.
Naturalmente, un bumerán real es mucho más complejo. La forma de sus alas genera sustentación y aparecen otros efectos de precesión que producen movimientos tridimensionales. Por eso este experimento con un CD no reproduce exactamente su vuelo. Sin embargo, sí permite entender de una forma muy visual el principio fundamental: por qué un objeto en rotación puede ir cambiando su trayectoria mientras avanza.
Con solo un hand spinner y un CD, ambos muy baratos, puedes descubrir la física que también explica el funcionamiento de los trompos, las bicicletas, los bumeranes e incluso los sistemas de control de orientación de los satélites. Es sorprendente comprobar cuánta ciencia se esconde en objetos tan cotidianos.
¡Anímate a probarlo con el hand spinner que tengas en casa!
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