Paso 2: de uso técnico para aplicación lúdica 1/2
Una de las características de una cáscara superficial bimetálica es que puede alcanzar temperaturas de hasta 40° C cuando está frotada entre los dedos secos. Esta temperatura es suficiente hacer clic en el shell en su otra configuración – inestable a temperatura ambiente normal, en el que pueden permanecer temporalmente hasta que se enfría. Si la cáscara superficial bimetálica se coloca del lado cóncavo hacia abajo en una superficie dura y fría con la suficiente rapidez, se vuelva a la configuración estable y saltar de unos 60 cm (±1 cm). Una repetición del experimento con el mismo disco se traduce en una notable variación en la altura, y pueden ser aún mayores divergencias entre diferentes conchas superficiales bimetálicos. Si coloca en el lado convexo superficie hacia abajo, el disco salta tanto como unos 30 cm en el aire. Este fenómeno se discutirá más adelante.
De la medida del salto de altura h y masa m (= 1,207 g ±0.003 g), se puede calcular la energía potencial E (= m·g·h = 0.001235kg·10ms-2·0.60 m = 7.4·10-3 J). Se puede calcular la velocidad inicial del salta con
v = Sqrt(2gh) = Sqrt (2 x 10 ms-2 x 0.60 m) = 3.5 ms-1.
Resistencia del aire puede observarse debido a la baja velocidad, como puede la energía rotacional debido a rotaciones. Un experimento adicional muestra que hay más energía en el disco. Si se ponen algunas hojas de metal pequeñas sólo unos pocos milímetros cuadrados de tamaño y con un espesor de 0,3 a 0,4 mm en el centro del disco haga clic en, el disco salta hasta 85 cm de alto! Usando este truco, el disco puede ser acelerado a lo largo de toda la distancia del disco doblado. Por esta razón, los discos originales tenían una muesca de alrededor de 0,3 mm en el centro del disco (Figura 4). Surge la pregunta de qué pasa con la energía que no contribuye al salto sin las chapas. Sólo podemos intuir que la energía es disipada por los corcoveos y por lo tanto colisión inelástica sobre el impacto del centro del disco sobre la superficie.
La aceleración inicial, que puede ser estimada de la fuerza F = 35 N (± 5 N), necesario para doblar el disco es muy grande. Para determinar esta fuerza, el disco se coloca plana sobre una superficie plana, y luego el centro del disco es cargado con pesos hasta que se dobla (Figura 5). La asunción de una aceleración uniforme resulta en:
a = F/m = 35.823N / 1.207 10-3 = 29688 ms-2
Para tener una idea de la dimensión, comparar esto con la aceleración de una bala, que sólo es cien veces mayor. La máquina plástica tiene una aceleración de treinta veces menos!
Con una cámara digital adecuada, la placa ya mencionada y un termómetro, se puede medir cuantitativamente la flexión del disco contra la temperatura. El disco en la foto se colocan acostadas sobre la placa y fotografiado directamente desde el lado. En la figura 6, se muestran dos situaciones. En la parte inferior, puede ver el disco de las altas temperaturas de enfriamiento antes de alcanzar el punto de ajuste inferior. En la parte superior, el disco se muestra calentamiento de bajas temperaturas después del estado snap. De imágenes como esta, la forma del disco puede determinarse con una precisión de 0,1 mm como mínimo (Figura 7). La distancia que el disco se acelera sin chapas metálicas en el centro es de s = 0,70 mm (Figura 7). Esto se analizará más precisión más adelante. Con el siguiente cálculo puede estimarse aproximadamente la hora para el proceso del salto inicial.
t = Sqrt (2 una / s) = Sqrt (2 0.0007 / 29688) = 2.172 10-4 s = 217 μs
