Un ratón de ordenador utilizado como péndulo en prácticas de Física

Por Francisco R. Villatoro, el 8 febrero, 2009. Categoría(s): Ciencia • Docencia • Física • Informática • Mecánica • Physics • Science ✎ 1

dibujo20090208mousependulumexperimentMacGyver delante de su ordenador. Tiene que montar una práctica de física. ¿Por qué no un péndulo? Tras practicar con Windows utilizando sólo el teclado, se atreve y desmonta su ratón de bola. Uno de sus dos sensores angulares le permitirá medir, sin necesidad de tarjeta de entrada/salida, las rotaciones de un improvisado péndulo utilizando un puerto USB. Si quieres emular al actor Richard Dean Anderson, prepara tu navaja suiza multiusos y sigue las instrucciones del artículo de Vadas Gintautas y Alfred Hübler, “A simple, low-cost, data-logging pendulum built from a computer mouse,” ArXiv preprint, January 27, 2009 .

Alfred Hübler del Departmento de Física de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, y su alumno de doctorado Vadas Gintautas (ahora en Los Alamos National Laboratory) nos muestran cómo construir un péndulo utilizando uno de los sensores angulares del ratón de bola que ya no usas (ahora todos usamos ratones ópticos). El péndulo nos permite medir con gran precisión su frecuencia de oscilación y el coeficiente de amortiguamiento sin necesidad de ninguna tarjeta de adquisición de datos ni conversores analógico-digitales ni costosos sensores. Basta un puerto USB y el código C++ que ha desarrollado Gintautas para calibrar el dispositivo. Barato y creativo. ¡Te animas!

Conectarás tu péndulo a uno de los dos roller del ratón (ver la figura, donde el otro ha sido eliminado). Utilizarás su sensor angular asociado (digital angular encoder en la figura). Material: un ratón de bola, una varilla cilíndrica de madera o de plástico, un destornillador pequeño, unas tijeras o un cutter para cortar la carcasa del ratón y una broca pequeña del diámetro de la varilla cilíndrica. Se quita la tapa del ratón y se busca el mejor sensor angular, y su roller correspondiente, para el péndulo. Se perfora con la broca pequeña, con cuidado, el roller donde se introducirá la varilla. Lo mejor es no usar pegamento, con lo que se podrán usar varias varillas con longitudes diferentes. La tapa la podemos recortar para que sea fácil agarrar el ratón. La foto ayuda bastante a hacerse una idea del proceso.

dibujo20090208mousependulumexperimentalresultsUna vez montado el péndulo debermos conectar el ratón a un puerto serie USB y calibrar el péndulo “ratonero” (Gintautas ha desarrollado un código C++ para ayudar a esta tarea). La resolución de las medidas depende de la del sensor del propio ratón. Pero será más que suficiente para obtener unas curvas suaves (la frecuencia de muestreo estará muy por encima del límite de Nyquist) como muestra la figura de la izquierda. Jugando con diferentes longitudes de la varilla podremos variar la frecuencia natural de vibración del péndulo.

Lo más interesante de esta práctica de laboratorio no es que la monte el profesor y se la muestre a los alumnos sino que ellos mismos sean los que la monten desde cero (salvo por el software).

Por cierto, si te lo estás preguntando, puedes conectar dos ratones a tu ordenador y comprobar que puedes usar Windows con facilidad con cualquiera de ellos, así que con el péndulo “ratonero” conectado (parado, no en funcionamiento) puedes trabajar con tu “otro” ratón sin ningún problema.

Si te atreves a montarlo, grábalo en vídeo, cuélgalo en youtube y no olvides enviarme el enlace.



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