Terminamos el curso anterior mostrando un artefacto curioso, el Levitrón. Como ya se indicaba en el vídeo hay mucha Física, y compleja, tras la explicación de este fenómeno de levitación. Intentaremos explicarlo de la forma más simple posible pero recuerda, la cosa es mucho más compleja...
En primer lugar, vamos a explicar el diseño del artefacto. La base del Levitrón está constituida por un imán en forma de anillo de neodimio. La peonza que haremos girar está construida en el mismo material.
Para la explicación vamos a centrarnos en tres ideas: Fuerza Magnética, Peso y Momento Angular.
Fuerza Magnética: La base y la peonza están enfrentados con el mismo polo magnético. El resultado es la aparición de una fuerza magnética de repulsión (hacia arriba).
Peso: Como toda masa sumergida en un campo gravitatorio, la peonza experimenta una fuerza de atracción por parte de la Tierra (hacia abajo).
Con estas dos fuerzas ya soy capaz de empezar a ver por dónde van los tiros... ¿y si la fuerza magnética de repulsión se compensa con el peso de atracción?... Por eso, a la hora de conseguir el efecto hay que trabajar en dos líneas:
1. El peso de la peonza debe de ser el adecuado para compensar la fuerza magnética. Voy probando añadiendo o quitando arandelas a la peonza.
2. La fuerza magnética debe de estar perfectamente alineada con el peso para que la resultante de ambas sea nula. Voy girando las patas de la base para buscar esa perfecta alineación.
Entonces, ¿por qué tengo que hacer girar la peonza si quiero que levite?... Aquí es donde entra en acción el Momento Angular. La distribución de los campos magnéticos en la base y en la peonza es circular. Eso hace que la estabilización de la peonza sea mucho más compleja. Cualquier cuerpo en rotación (incluida la Tierra), tiene a resistirse a cualquier cambio que afecte a la conservación de su Momento Angular, es lo que se denomina Inercia Giroscópica. Por eso pongo a girar la peonza. Las oscilaciones que la harían girar y caer quedan anuladas al mantenerse su Momento Angular. Con el tiempo, la peonza pierde velocidad, empieza a aumentar su movimiento de precesión y acaba perdiendo el equilibrio.
Los efectos de conservación del Momento Angular producen efectos muy curiosos. Aquí vemos como Walter Lewin, profesor del MIT y uno de los físicos que mejor sabe divulgar Ciencia, pone de manifiesto estos efectos:
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