Uso pedagógico del Spinner

El Spinner o Fidget Spinner es actualmente el juguete de moda.

Una sencilla encuesta entre los alumnos y alumnas del colegio nos revela que más de la mitad de ellos tienen uno. ¿Cómo aprovechar esta circunstancia? Existen dos posturas: la de considerarlo un estorbo y prohibirlo y la de sacarle partido, ya que como bien sabemos, no durará mucho y pronto será sustituido por otro juego.

Un poco de historia: el Spinner moderno es un invento de los noventa de Catherine Hettinger que quiso comercializarlo como juguete antiestres. En 2005 no renovó la patente lo que le ha impedido hacerse millonaria. Sin embargo, este artilugio se basa en otros artefactos que ya existen desde hace mucho tiempo. Entre ellos: el giroscopio de Foucault.

¿Qué es un Spinner? Aunque existen muchos y variados modelos, básicamente el Spinner consta de un eje de giro central formado por bolas de rodamiento y varias extensiones que le proporcionan más masa que contribuye a aumentar su inercia.

Física del Spinner: Lo más interesante de este juguete (o de todos aquellos como la peonza que se basan en el giro sobre ellos mismos) es que permite introducir muchos conceptos de movimiento rotatorio que suelen ser difíciles de entender para los alumnos.

spinners

Puesta en movimiento: para que el Spinner empiece a girar es necesario aplicarle una fuerza. Sin embargo, esta fuerza debe ser aplicada de forma que produzca un giro. Por ello debe aplicarse en el punto y en la dirección correcta. De este modo, cuando las fuerzas pretenden generar giros, la magnitud que se tiene en cuenta no es solo la de la intensidad de la fuerza, si no que intervienen: la dirección de la fuerza y su punto de aplicación (medido como distancia hasta el centro del Spinner). Estas tres magnitudes multiplicadas entre sí nos dan lo que denominamos Momento de la fuerza. Su fórmula es:

M=F·r·senφ

F es el módulo (la intensidad) de la fuerza que aplicamos. Cuanta más fuerza mayor será su momento y más conseguiremos hacerlo girar. La distancia de la fuerza hasta el centro del Spinner se mide con el radio r. Cuanto más alejado sea el punto en el que apliquemos la fuerza mayor será el efecto. Y senφ se refiere a la dirección en la que aplicamos la fuerza. Para que sea máxima φ=90° y senφ=1. Es decir, que la fuerza aplicada debe ser perpendicular el radio.

Spinner Fuerza

Movimiento rotatorio: en el instante que le aplicamos una fuerza durante un periodo de tiempo muy pequeño, el Spinner se pone a girar. Pasa de estar parado a estar en movimiento, a adquirir una velocidad, que en este tipo de movimientos es la llamada velocidad angular ω (de giro, podría ser el número de vueltas que da en un segundo). Cualquier objeto que pasa de velocidad cero a moverse es porque ha sido sometido a una fuerza que lo ha acelerado. En este caso un momento de fuerza que le ha conferido una aceleración angular. La fórmula que relaciona ambas magnitudes es:

M=I·α

Donde I es el llamado Momento de Inercia y que juega un papel similar a la masa en un movimiento de traslación (F=m·a). En el momento de inercia deben tenerse en cuenta cuestiones de geometría para conocer su valor. Es decir, la forma del Spinner influye.

Rozamiento: El Spinner gira durante mucho tiempo, pero inevitablemente acabará por pararse. Al aplicarle la fuerza inicial le transmitimos una energía en forma de movimiento a la que llamamos energía cinética y que para el movimiento rotatorio tiene también una fórmula equivalente a la del movimiento de traslación (Ec=½mv²)

Ec=½·I·ω²

Donde se substituye la masa m por el momento de inercia I, y la velocidad de traslación v por la velocidad angular ω. Si el Spinner se acaba por detener es porque va perdiendo energía cinética en forma de energía calorífica por rozamiento con el aire y rozamiento interno en las bolas de rodamiento. Si las bolas fueran perfectas (lo cual es imposible) y lo moviéramos en el vacío el Spinner no se pararía nunca.

El momento angular: En física existen una serie de leyes muy importantes que denominamos leyes de conservación. Dichas leyes establecen que hay ciertas magnitudes que se mantienen constantes si el objeto se mantiene aislado. Una de estas leyes tiene que ver con el momento angular. El momento angular es el equivalente al momento lineal o cantidad de movimiento (m·v) pero que aparece en los giros. Con todo lo dicho os podéis imaginar ya su fórmula:

L=I·ω

El momento angular es una magnitud vectorial (tiene módulo, dirección y sentido). La ley de conservación del mismo se refiere a las tres características, por lo que para variar cualquiera de ellas deberemos aplicar una fuerza exterior. Es decir si queremos detener el Spinner deberemos aplicarle otra fuerza que lo detenga, pero lo más curioso es que si queremos cambiar la dirección en la que gira (el plano de giro) también hay que aplicar una fuerza. Es algo que comprobaréis fácilmente si mientras está girando lo inclináis a un lado y a otro.

Aplicaciones: Tal y como ya he mencionado, el Spinner se basa en el giroscopio, y éstos tienen su aplicación en la navegación, tanto en aviones como barcos. También se utiliza en los móviles para que reconozcan siempre su orientación.

Conclusiones: Este artículo es solo un resumen de lo que este sencillo juguete puede dar de sí. Las posibilidades son inmensas, y solo dependen de la imaginación del docente, y para ello dispone en Internet de muchos vídeos explicativos que le pueden dar nuevas ideas como construir tu propio Spinner, hacer una valoración de su uso, buscar una explicación de por qué hay ciertos juguetes que se ponen de moda, cuáles serán los próximos en invadirnos… Los siguientes enlaces pueden ser de utilidad:

 

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