Péndulo de Ondas Hipnóticas ✨
Crea un pendulum wave que dibuja patrones alucinantes usando péndulos con longitudes ligeramente distintas. ¡Domina la física y roba miradas en la feria de ciencias!
🎯 Objetivo general
Construir y demostrar un péndulo de ondas que evidencie patrones visuales producidos por la superposición de oscilaciones con periodos levemente diferentes.
👤 Objetivo personal
Explicar con tus propias palabras por qué aparecen las figuras hipnóticas y cómo dependen del largo de cada péndulo, el periodo y los errores de montaje.
🌍 Introducción teórica (sin dolor de cabeza)
Un péndulo simple tarda cierto tiempo en ir y volver: a eso lo llamamos periodo (T). Si alineas muchos péndulos con longitudes ligeramente distintas, sus periodos también cambian un poquito. Al soltarlos a la vez, sus movimientos se desfasarán y, vistos en conjunto, formarán patrones de onda que van y vienen como si fuera magia. Pero no es magia: ¡es física! ⚙️
- 🔁 Periodo: tiempo de una oscilación completa. Para un péndulo pequeño, T ≈ 2π√(L/g).
- 📏 Longitud (L): domina el periodo; pequeñas variaciones → grandes efectos visuales.
- 🌀 Interferencia: la combinación de oscilaciones produce figuras que aparecen y desaparecen.
🔬 Método científico: tu plan de ataque
- Observación: Los péndulos muestran patrones ondulantes cuando tienen longitudes distintas.
- Pregunta: ¿Cómo afecta variar la longitud al periodo y a los patrones visibles?
- Hipótesis: Si aumento la longitud, el periodo crece y el patrón grupal cambia, alargando el tiempo de re-fase.
- Diseño experimental: Conjunto de N péndulos con longitudes graduales; medición de periodos y registro en video.
- Experimentación: Suelta simultáneamente y mide tiempos para cada péndulo y para el ciclo de re-fase.
- Análisis: Grafica periodo vs. raíz de longitud; contrasta con T ≈ 2π√(L/g).
- Conclusiones: Evalúa si los datos apoyan la hipótesis; discute errores y mejoras.
🧩 ¿Cómo se ve el montaje?
Una barra superior (madera/metal) sostiene varias cuerdas. En cada cuerda cuelga una tuerca/esfera. Las longitudes aumentan ligeramente de izquierda a derecha. Al soltarlos a la vez, aparece la onda.
Barra superior
┌──────────────────────────────────────────────┐
│ o o o o o o o o o o (nudos) │ ← agujeros o ganchos
└┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──────────────────┘
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ← masas (tuercas/esferas)
^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^
L1 L2 L3 ... LN (L1 < L2 < ... < LN)
📐 Recomendaciones de dimensiones
- Número de péndulos: 10–15 (suficiente para patrones vistosos).
- Diferencia de longitud entre vecinos: 1–2 cm (ajustable según espacio).
- Separación entre cuerdas: 3–4 cm para evitar choques.
- Altura de la barra: ≥ 50–70 cm por encima de las masas.
🛠️ Lista de materiales con opciones inteligentes
| Material | Económica | Estándar | Profesional |
|---|---|---|---|
| Barra superior | Regla/madera recta reciclada | Listón de pino 1×2 con perforaciones | Perfil de aluminio con riel y tornillería |
| Cuerda/hilo | Hilo de algodón resistente | Nylon delgado o cordón tipo pesca | Monofilamento calibrado/kevlar fino |
| Masas | Tuercas/aros metálicos reutilizados | Esferas de acero de 10–20 g | Pesas esféricas calibradas (laboratorio) |
| Soporte | Pilas de libros + cinta | Trípodes/soportes de mesa | Soporte de laboratorio con base pesada |
| Herramientas | Tijeras, cinta, regla | Taladro para barra, marcadores | Calibrador y nivel de burbuja |
| Medición | Cronómetro del móvil | App de cámara lenta (60–120 fps) | Sensor de movimiento / fotopuerta |
Elige según presupuesto y precisión requerida. La clave es mantener pequeñas diferencias de longitud entre péndulos vecinos.
🧭 Guía paso a paso: tu mapa de aventura
Planifica el arreglo
Dibuja una tabla con N filas (1 por péndulo). Define L1 y suma +1–2 cm para cada siguiente (L2, L3, …).
Tip de Pro: Comienza con N=12 y ΔL=1.5 cm para patrones muy fluidos.Prepara la barra
Marca puntos cada 3–4 cm. Perfora o coloca ganchos. Numera del 1 al N de izquierda a derecha.
¡Alerta científico! Verifica que la barra quede rígida y estable; la vibración arruina el patrón.Corta y monta las cuerdas
Corta cuerdas a las longitudes calculadas (mide desde el punto de suspensión al centro de la masa). Anuda y comprueba que no patinen.
Añade las masas
Usa masas similares para todos. Si difieren, el patrón puede deformarse. Ajusta nudos finamente.
Prueba inicial y sincronización
Separa todos a 5–10° y suéltalos a la vez. Graba video para analizar y detectar choques o nudos desiguales.
Mide periodos
Para cada péndulo, toma 10 oscilaciones y divide el tiempo total entre 10. Registra en la plantilla.
Ajusta y mejora el patrón
Si dos vecinos chocan, separa más. Si el patrón se reinicia muy rápido, incrementa ligeramente ΔL; si tarda demasiado, reduce ΔL.
Explica la ciencia
Muestra tu gráfica T vs √L. Comenta diferencias con la teoría y posibles errores: fricción del aire, elasticidad del hilo, amplitud inicial.
🎪 Brilla en la feria
- Cartel claro: Título grande, esquema, fórmula clave T ≈ 2π√(L/g), y una foto del montaje.
- Interactividad: Pide a un visitante que dé la señal de soltado y que intente predecir el siguiente patrón.
- Datos visibles: Tabla de periodos y gráfica T vs √L.
🎤 Frases que impresionan
- “Ajustamos las longitudes para controlar el desfase colectivo.”
- “El ciclo de re-fase depende de las pequeñas diferencias de T entre péndulos vecinos.”
- “Nuestra gráfica confirma la relación T ∝ √L dentro del margen de error.”
📎 Plantilla de registro de datos
| # Péndulo | Longitud L (cm) | Tiempo 10 osc. (s) | Periodo T (s) | Notas |
|---|---|---|---|---|
| 1 | ||||
| 2 | ||||
| 3 | ||||
| 4 | ||||
| 5 | ||||
| … |
Sugerencia: usa cámara lenta para marcar con mayor precisión los cruces por el centro.
✅ Lista de verificación
- [ ] Barra rígida y estable
- [ ] Longitudes etiquetadas (L1 < L2 < … < LN)
- [ ] Separación suficiente (3–4 cm)
- [ ] Soltado simultáneo (cuentas atrás)
- [ ] Datos tomados (≥ 3 repeticiones)
- [ ] Gráfica T vs √L impresa
🔗 Fuentes recomendadas
- Libros de física de secundaria: capítulo de Movimiento Armónico Simple.
- Simuladores de péndulo (PhET, apps de oscilaciones).
- Artículos introductorios sobre pendulum wave y diseño de longitudes.