Un experimento festivo para Janucá, Pésaj, o cualquier otro momento que haya huevos duros en el menú

En este experimento, aprenderemos sobre los huevos haciéndolos girar como una peonza o trompo.

Lo que necesitas

·         Un huevo crudo

·         Un huevo cocido o duro

Procedimiento

Observa el experimento en el siguiente video

Hemos visto en el video cómo podemos distinguir un huevo crudo de un huevo cocido o duro. Ahora, haz girar el huevo duro muy muy rápido, y verás que mientras gira se pone en pie. Empieza girando tumbado (horizontalmente) y él solo se pone en pie mientras continúa girando (verticalmente).  

Explicación

En esta sección del artículo, solemos ofrecer una explicación detallada y en un lenguaje sencillo de lo que sucedió durante el experimento. Pero en este caso, y a diferencia de todos los otros experimentos de nuestro sitio web, no presentamos una explicación sencilla a este fenómeno del huevo que se pone en pie mientras gira, porque simplemente no existe. Se trata de un fenómeno extraño y muy difícil de explicar, especialmente para los que han estudiado física. Así lo atestigua la foto que aparece a continuación de dos galardonados con Premio Nobel de Física, Wolfgang Pauli y Niels Bohr, que observan con asombro una peonza tippe-top que se voltea (como el huevo):

  Los ganadores del Premio Nobel Wolfgang Pauli (izquierda) y Niels Bohr juegan asombrados con una peonza tippe-top. Julio de 1954, dominio público

Personalmente, me encanta esta foto porque me hace recordar una frase que le escuché decir una vez al Dr. Moshé Rishpón (uno de los fundadores de la Unidad de Actividades Juveniles, organización precursora del Instituto Davidson de Educación Científica): “La única diferencia entre los niños y los científicos es el precio de sus juguetes”.

Entonces, ¿por qué dos físicos de renombre mundial están tan asombrados ante una peonza que se voltea? Porque la inversión de la parte superior (supuestamente) contradice dos principios importantes de la física: la elevación del centro de masa y un cambio en la dirección del eje de rotación.

 

המסה עולה מעלה, וכיוון ציר הסיבוב משתנה | צילום מתוך סרטון מדע בבית

Cuando el huevo duro gira, su centro de masa se eleva y cambia la dirección del eje de rotación. Captura de pantalla del video de ‘La ciencia en casa’.

Vamos con la explicación: en cualquier objeto se puede marcar un “punto” que supuestamente indica el lugar donde se centra la masa de dicho objeto; este punto se llama el centro de masa y tenemos muchos otros experimentos sobre este tema en nuestro sitio web: Cómo balancear un cuchillo y un tenedor en el aire; El martillo flotador; y El huevo parado.

Por lo general, el centro de masa tiende a ser el punto más bajo y estable y, de hecho, si intentas parar un huevo, te resultará imposible porque el huevo siempre volverá a una posición donde su centro de masa se mantiene bajo, es decir, se recuesta. Para poder resolver el problema, se necesitan varios trucos, como aumentar el tamaño de su base.

Al girar un huevo, su centro de masa simplemente “se eleva”. Por lo general, elevar la masa requiere una inversión de energía. Es importante indicar que, en realidad, no se “incumplen” o contradicen las leyes de la física. Claramente, la energía que levanta al huevo procede de la rotación del huevo. Lo que no queda claro es el mecanismo.

El segundo elemento sorprendente es el cambio del eje de rotación: al principio, el huevo gira alrededor de un eje más corto y luego empieza a girar a lo largo de su toda su longitud. ¡Esto es también algo realmente extraño para los físicos! Para los objetos en movimiento giratorio existe una medida en física llamada “momento angular” que suele permanecer constante, es decir, se mantiene la dirección del giro. Por eso mismo, por ejemplo, es difícil detener un spinner que gira rápidamente, una peonza se mantiene estable mientras está girando, una moto se mantiene estable en carretera y, también por ese motivo, el búmeran regresa a nosotros. No obstante, el huevo realiza un cambio de dirección de 90º y ¡la peonza realiza un cambio de 180º! Realmente extraño.

Al parecer, hay una fuerza que hace que la peonza tippe-top actúe de esta manera. La única cosa simple que podemos decir es que probablemente tenga que ver con la fricción: cuando tratas de girar una peonza tippe-top o un huevo duro sobre una superficie lisa, se da vuelta mucho menos, y a veces para nada. Pero cómo impacta exactamente la fricción, eso no es para nada simple.
 
Capturas de pantalla de distintos artículos científicos sobre la (complicada) física de la peonza tippe-top y el huevo que gira.
 
¿Quieres saber más? Aquí tienes enlaces a algunos artículos científicos que explican la física de la peonza tippe-top en inglés. Necesitarás conocimientos de física de nivel universitario para poder entenderlo. Algunos de los artículos requieren una suscripción para poder leer la versión completa.
 

Spinning eggs and ballerinas

Motion of the Tippe Top : Gyroscopic Balance Condition and Stability

Tippe Top Inversion as a Dissipation-Induced Instability

Dynamics of the tippe top via Routhian reduction

 

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