Revista Ciencia

La piedra celta

Publicado el 14 abril 2019 por Elisma_c

Una "piedra o peonza celta" ( celt, anagiro, rattleback) es un cuerpo en forma de canoa que, cuando gira sobre una superficie lisa, gira de manera estable solo en una dirección; cuando se gira en la dirección inversa, oscila violentamente (es decir, "traquetea") e invierte su sentido de giro.


Generalmente muestra un sentido de giro preferente. Si se hace girar en este sentido sigue girando, de forma estable, hasta que se para. Si se hace girar en sentido contrario, al cabo de pocas vueltas para y empieza a girar al revés, en su sentido preferido. La forma más típica se parece a un semi-elipsoide.

La peonza celta es un juguete científico muy popular que se muestra a los estudiantes de todo el mundo para demostrar la no trivialidad del movimiento de rotación. Cuando se gira sobre una mesa horizontal, este objeto en forma de barco se comporta de una manera peculiar. Aunque el objeto parece simétrico, la dinámica de su movimiento es muy asimétrica. Cuando se gira en la dirección elegida, gira suavemente, mientras que en la otra dirección comienza a oscilar violentamente. La oscilación pronto se amortigua y el traqueteo comienza a girar de la manera inicialmente elegida.

La piedra celta

Este comportamiento puede atribuirse a la desalineación de los ejes principales del cuerpo con respecto al eje de simetría de su superficie inferior.

Consideremos dos condiciones iniciales: rotación alrededor del eje vertical sin oscilación y oscilación alrededor de un eje horizontal sin rotación.

La combinación de estos movimientos explica las transiciones de rotación a oscilación a rotación en la dirección opuesta. El traqueteo se puede modificar y esto permite un movimiento de retroceso en ambos sentidos.

Si, partiendo del reposo, hacemos descender uno de sus extremos dejándolo libre a continuación, la peonza siempre comienza a girar en el mismo sentido. Si partiendo de nuevo del reposo, la hacemos girar en una superficie horizontal plana aplicándole
un par de fuerzas en una dirección determinada, continúa girando en la misma dirección hasta que se consume la energı́a inicial de giro. Sin embargo, si a esta estructura se le aplica un par de fuerzas inverso al anterior, gira en sentido contrario pero al cabo de poco tiempo comienza a oscilar (cabecear o traquetear). Su movimiento de giro parece inestable, oscilando cada vez más, hasta que se detiene. La oscilación va cesando, comenzando un nuevo giro pero ahora en sentido contrario. El proceso se detiene cuando se consume la energı́a. Este comportamiento ha hecho que se le conozca también con el nombre de rattleback (hace mención a rattle: traqueteo).

Video a velocidad de 405 imágenes por segundo.

El primer análisis satisfactorio del comportamiento de la Piedra Celta fue escrito por Sir Gilbert Walker (1896) en su artı́culo "On a dynamical top". Suponı́a que la Piedra Celta giraba sin deslizar y no tenı́a en cuenta las fuerzas disipativas y, por tanto no existía rozamiento. Concluyó de que el movimiento completamente estable sólo era posible en un sentido de giro

La piedra celta

Dos de los ejes de inercia (rotación y oscilación) están ligeramente rotados respecto a los de simetrı́a.

https://polipapers.upv.es/index.php/MSEL/article/view/2124/2447

http://politube.upv.es/play.php?vid=56999


También podría interesarte :

Volver a la Portada de Logo Paperblog

Quizás te interesen los siguientes artículos :

Revista