Repartiendo el giro

Comenzaremos esta vez con un experimento que hicimos alguna vez para un reporte de laboratorio. La idea la propuso mewcero, inspirada en un taller impartido por el Dr. Luis Mochán.

El experimento fue llamado oscilatrón, y consiste, en esencia, en un hilo del que cuelgan tres pesos separados cierta distancia. El modelo más simple es que los tres pesos sean iguales, estén a la misma distancia entre sí y tengan igual longitud. Lo interesante es que si se jalaba cualquiera de los pesos, después de un pequeño intervalo de tiempo corto, se empezaban a mover los pesos de los extremos acopladamente, para después detenerse y empezarse a mover el peso de enmedio. Luego este se detenía y se empezaban a mover los pesos de los extremos y así sucesivamente. Se trataba de un caso muy simple de péndulos acoplados, como los que se muestran a continuación:

Existe una magnitud que se llama la catidad de momento angular, que se puede decir que es qué tanto gira algo. Depende de la inercia rotacional, que es qué tanto se resiste un cuerpo a girar o dejar de girar y de la velocidad angular, que es que parte de una circunferencia recorre por unidad de tiempo.

Es decir:
L=I \omega

Donde L es la cantidad de movimiento angular
y \omega es la velocidad angular.

Si no hay nada (ninguna fuerza) que afecte a un sistema que gira, la cantidad de movimiento angular permanece constante. Es decir, que sólo va pasando a diferentes lugares del sistema, en mayor o menor cantidad, pero en todo nuestro sistema es igual. Esto es lo que hace que empiecen a moverse los otros péndulos, ya que por el hilo que comparten, el peso que gira pasa momento angular a los otros y esto hace que giren. Poco a poco, se va ‘acabando’ el momento angular que tiene el peso que empezó a girar, siendo los otros pesos los que se quedaron con el momento angular que tenía el sistema. Luego a estos se les va acabando, mientras que el primero va ganando, y se repite y se repite. Esto seguiría hasta el infinito si la fricción no se llevara un poco de dicha cantidad de movimiento angular, lo que hace que se vaya deteniendo.
Para obtener diferentes resultados, podemos jugar con la inercia rotacional del sistema para variar la forma en la que se transmite esto que hemos llamado momento angular. Por ejemplo, si aumentamos el número de pelotitas, el momento angular al cambiar se tendrá que distribuir sobre todas las pelotas. Si a una de las pelotitas le ponemos más masa, costará más trabajo que se mueva. Y si el hilo de una de las pelotas es más largo, también costará más trabajo que se mueva. Cambiando estos y algunos otros factores, se puede cambiar como interactúan las pelotas entre sí, y cómo el movimiento de una genera cambios en el movimiento de otras.
Con un arreglo un poco más complejo, podemos ver que la cantidad de movimiento angular que va brincando de un lado a otro, genera patrones en el movimiento de todo el sistema.

Noten que las longitudes van de más grande a más chica.

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