La danza del anillo

Por Francisco R. Villatoro, el 23 septiembre, 2015. Categoría(s): Ciencia • Física • Mecánica • Noticias • Physics • Science ✎ 5

Dibujo20150922 geometry wedding ring spun on horizontal table - physical review e - aps org

Quizás has jugado a poner a rotar sobre una mesa un anillo. Quizás has notado que el sentido de giro se invierte justo antes de su caída y parada final, casi como un boomerang. Se ha observado con cámaras de alta velocidad en anillos rotando con cuatro marcas para trazar su movimiento en detalle. Y se ha verificado usando simulaciones numéricas por ordenador.

La razón es la existencia de una delgada capa de aire atrapada entre el borde inferior del anillo y la superficie sobre la que gira. El orificio central del anillo permite que este aire atrapado fluya y escape, lo que afecta a las fuerzas de fricción que actúan sobre el anillo. El resultado es un cambio en la dirección de movimiento de rotación. Con un disco similar al anillo el aire no puede fluir y el fenómeno no se observa. Un curioso experimento que te será fácil  repetir si tienes un anillo a mano (o en algún dedo de la mano) y alguna moneda de tamaño similar (en la cartera o en el bolsillo).

El artículo es Mir Abbas Jalali, Milad S. Sarebangholi, Mohammad-Reza Alam, “Terminal retrograde turn of rolling rings,” Physical Review E 92: 032913, 22 Sep 2015, doi: 10.1103/PhysRevE.92.032913arXiv:1412.1852 [physics.class-ph]; más información en Katherine Wright, “Dance of the Wedding Rings,” Physics, 22 Sep 2015.

[youtube=https://www.youtube.com/watch?v=APLT6MVa1ks]

Este vídeo ilustra bastante bien la experiencia. La simulación numérica por ordenador requiere usar la mecánica del sólido rígido con restricciones (o ligaduras) no holónomas. Los detalles del modelo físico son sencillos, pero los omito porque sólo serán de interés para los físicos (que preferirán leerlos de primera mano en el artículo en arXiv).

Dibujo20150922 First cycloidal turn of the ring - four marks for motion tracking - physical review e - aps org



5 Comentarios

  1. Impresiona que esa capa de aire haga cambiar el comportamiento. Me gustaría ver el mismo experimento en una campana de vacío y confirmar ciertas hipótesis del mismo.

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Por Francisco R. Villatoro, publicado el 23 septiembre, 2015
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