La Física de los Spinners

Los denominados spinners (rotadores o giradores) o también conocidos como fidget spinners (que se puede traducir como rotadores inquietos) parecen ser la sensación del momento. Estos spinners, en su primera versión fueron creados por la ingeniera Catherine Hettinger en 1993. Los hay de todo tipo de materiales, colores y formas. Pero además de entretenernos viéndolos girar durante incontables horas, ¿qué podemos aprender de ellos?

En este artículo te proponemos varios experimentos que podés realizar con tu Fidget Spinner para aprender sobre torque y momento angular.

Experiencia 1: Girarlo sobre un solo dedo

Intenta primero balancear el Spinner (sin que éste gire) sobre la punta de tu dedo. Luego, gira el Spinner sobre tus dos dedos, presionando con el pulgar o el índice para posteriormente soltar poco a poco el que está situado arriba. ¿Notaste alguna diferencia al balancearlo sobre el dedo cuando gira y cuando no? ¿Por qué crees que no se cae cuando gira?

Experiencia 2: Cambiar el eje de rotación

Toma el Spinner entre dos dedos y hazlo girar. Ahora intenta mover la muñeca para cambiar la dirección del eje de rotación. Quizás sea muy sutil, pero, ¿qué sientes cuando intentas rotarlo? Ahora observa fijamente que pasa con la rotación del Spinner cuando intentas cambiar levemente el eje. El Spinner simplemente se inclina, ¿o puedes llegar a ver una leve precesión?

Experiencia 3: Cambiar el eje de rotación con dos Spinners Esta experiencia es similar a la anterior, pero para llevarla a cabo necesitarás dos Spinners. Coloca uno sobre el otro y tómalos entre tus dedos. Primero hazlos girar a ambos en la misma dirección e intenta una vez más mover la muñeca para cambiar la dirección del eje de rotación. ¿Sientes algo diferente a lo que sentías cuando era un solo Spinner? Ahora repite el experimento pero pon a girar los Spinners en direcciones opuestas. Intenta que los dos giren a la misma velocidad. ¿Qué pasa ahora cuando intentas cambiar el eje de rotación? ¿Cómo cambia este resultado si los Spinners giran en sentido opuesto pero con velocidades distintas?

Experiencia 4: Medir la velocidad del Spinner

Para esta experiencia necesitarás un celular con alguna aplicación que te permita analizar los espectros de audio. (Por ejemplo, SpectrumView de OxfordWaveResearch, disponible en la AppStore.) Estas aplicaciones te permiten medir y analizar los espectros de audio, y en general podrás visualizar en un diagrama el espectro de frecuencias de la señal de audio cerca del teléfono.

Haz girar tu Spinner cerca del parlante del celular, como podrás oír –y observar en la aplicación- el juguete generará un sonido cuya frecuencia corresponde a la frecuencia con la que las aspas pasan frente al micrófono. Con la aplicación podrás determinar la frecuencia máxima f_m, así como también podrás ver cómo decae la frecuencia a medida que el tiempo pasa. Ten en cuenta que la frecuencia que estás midiendo es la generada cada vez que un aspa pasa frente al micrófono, así que para obtener la frecuencia con la que gira el Spinner deberás dividir tu resultado por la cantidad de aspas del juguete. Por ejemplo, para un Spinner de 3 aspas, la frecuencia de giro es f=(1/3)fm (donde fm es la frecuencia media).

Para determinar a qué velocidad se mueve la punta de las aspas debes medir el radio r del Spinner, ya que la velocidad se puede determinar como: v=2πrf (donde r es el radio del spinner)

Si tienes varios Spinners intenta determinar cuál gira más rápido. ¿De qué crees que depende la velocidad máxima? A continuación intentaremos explicar algunos de los resultados obtenidos en las experiencias.