Efecto Giroscópico

Me he dado cuenta de que al describir el giróscopo me he centrado más en los aspectos y peculiaridades del modelo construido que en los principios físicos de este peculiar dispositivo.
Efecto giroscópicoSin duda alguna mi experiencia más interesante sobre el efecto giroscópico es el experimento del Museo de la Ciencia de Barcelona en la que podías sentarte en un sillín giratorio como la muchacha del dibujo y sostener una rueda de bicicleta que giraba en el sentido que giraría si fuera la rueda de una bicicleta en la que estubieras montado y esta avanzase. Al inclinar la rueda hacia la derecha o hacia la izquierda todo el cuerpo con el sillín giratorio giran hacia el lado que se inclina la rueda.
Los giróscopos son una aplicación sorprendente de las leyes de la física. Nuestra experiencia hace que desde pequeños nos acostumbremos a la sensación de «peso» y a la de «impulso», a la «resistencia» y «rozamiento». Todo ello provoca un conocimiento «natural» de las leyes de la física.
Sin embargo, cuando interactuamos con masas en rotación, la predicción de sus reacciones no nos resulta tan evidente aunque también están presentes en nuestra experiencia desde edades tempranas.
Por ejemplo en el juego de la peonza deja de sorprendernos muy jóvenes el hecho de que esa masa se mantenga en equilibrio sobre su lado puntiagudo al girar a gran velocidad. También solemos aprender bastante jóvenes a montar en bicicleta y que en caso de que esta se incline hacia un lado, girar la rueda hacia ese lado y acelerar es una buena forma de no caerse.
Estas son aplicaciones inmediatas del mismo principio que rige el funcionamiento del giróscopo, el principio de conservación del momento angular, en el que no entraré porque está estupendamente descrito en la Wikipedia.
En la explicación de los principios físicos suele ser difícil escapar de las fórmulas complejas. Extas expresiones ayudan a quienes las entienden a hacerse una idea completa del fenómeno, pero para el profano es mucho mejor disponer de una descripción sencilla del fenómeno, sus causas y sus implicaciones. No garantizo que estén libres por completo de fórmulas, pero en la red he encontrado una extensa explicación del efecto giroscópico en la conducción de motocicletas puede leerse en Slideshare y en Microsiervos se hicieron eco de un video del MIT (Massachusetts Institute of Technology ) con una presentación muy interesante del efecto goscópico en una rueda de bicicleta que parece desafiar a la gravedad. El video ha dejado de verse en la página de Microsiervos, pero puede verse en la web del MIT.
Esta manía que tienen los giróscopos de intentar permanecer quietos cuando todo gira a su alrededor se utiliza en instrumentos de navegacion como el girocompás o brújula giroscópica y el sistema de navegación inercial. Antes del uso del GPS, estos sistemas junto a la navegación astronómica eran fundamentales para navegar largas distancias y para garantizar su fiabilidad, los giróscopos que incluyen deben ser de una gran precisión.
Hoy en día los giróscopos de los sistemas de navegación ya no son mecánicos y han sido sustituidos por unos pequeñisimos y baratos chips electrónicos conocidos como MEMS que podemos encontrar, por ejemplo, en el mando de la Wii, pero que tambien son los responsables de que nuestra cámara de fotografía digital sepa cuando hemos hechado una foto horizontal o vertical o que la tableta gráfica sepa cuando cambiar el sentido de la pantalla, según su posición.
Para experimentar con estos dispositivos podemos elegir el sensor giroscópico del Lego NTX o comprar un circuito como el MLX90609 que no resulta muy caro.

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Giróscopo

La caja de piezas de Lego hacía dos días que estaba en casa y no había podido ponerme a hacer pruebas. Mi hijo me dijo, ¿se podría hacer un giróscopo?. Pensé que se proponía hacerlo él, pero como solo dió la idea sin ponerse manos a la obra, me lo tomé como un desafío y empecé a hacer pruebas.
Una vez construido me alegró que su comportamiento fuera el apropiado para un elemento mecánico de su clase, tal y como refleja el vídeo.

A la hora de diseñarlo tropecé con las dos primeras dificultades del diseño con Lego: La métrica y la escasez de recursos o si se quiere ver de otro modo, el número discreto de diseños de piezas.
La limitación de la métrica deriva de la necesidad de ajustarse a la cuadrícula impuesta por la distancia entre los agujeros de las piezas. Si se esta diseñando una pieza desde cero, dos ejes pueden estar a cualquier distancia, mientras que en Lego solo pueden estar a un número concreto de agujeros.
La limitación por el diseño de las piezas consiste en que no siempre existe -o tienes- la pieza que hace falta. Puede que la pieza exista, pero no la tengas y puede que ni siquiera exista, a pesar de que a ti te parece algo básico.
A falta de una forma mejor de encajar el aro del rotor, lo hice asimétrico respecto al plano de giro del rotor, pero simétrico respecto a su propio eje de rotación.
Para fijar el eje de rotación probé varios sistemas hasta que decidí usar las ‘cajas de engranajes’ transparentes y hacer la base con bloques técnicos en lugar de vigas.
Querría haber descrito el montaje, por llevar un pequeño registro de estos montajes, para poder construirlos de nuevo en caso de que asi lo desee y para poder referenciarlos a alguien que esté interesado. Sin embargo he tropezado con dificultades al instalar los programas de CAD más utilizados para Lego y hay piezas de las que no he encontrado la referencia, de forma que la fotografía ha sido el sistema elegido y a partir de la fotografía es como he hecho este dibujo del montaje.

Giróscopo

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La caja de Lego

El proceso que me ha llevado a comprar una caja de piezas de Lego es algo enrevesado y no aspiro a que nadie lo entienda ni que lo considere algo «normal», por eso esta sección se llama «Frikadas», porque es el relato de las cosas más o menos raras que se me ocurren.
Creo que fue a partir de la idea de montar una máquina que hiciera girar la cámara de fotos y la disparase en la posicion adecuada para hacer panorámicas, lo que se conoce como un «robot de panorámicas». Estas máquinas se encuentran en el mercado pero no son baratas y desde luego es mucho más divertido montarlas. En un primer momento pensé en hacerla con piezas de Meccano, pero pensé que la diversidad de piezas de Lego daba mucho más juego. Por otra parte el control mediante el sistema NTX también de la casa Lego sería lo ideal.
Sin embargo el «Ladrillo inteligente» cuesta tambien un dinerillo al que hay que sumar los sensores, software y las propias piezas de Lego. El «Kit inicial» de robótica se va a los cuatrocientos euros. Asi que ¿por qué no combinar elemento hetereogéneos?. Por una parte el sistema de engranajes y piezas de Lego es ligero, variado y flexible en el aspecto de diseño, por otra parte para el control podría usar un Arduino o un Raspberry Pi y si es necesario anadir alcuna pieza fabricada expresamente o reutilizada de algun otro tipo de mecanismo, juguete, embalaje,…

En la tienda

El objetivo ya no era el «robot de panorámicas» sino una pequeña lista de ideas: Un «Rig» para mover la cámara colgada de la cometa o en lo alto de una pértiga, un robot para timelapses o un miniestudio fotográfico para timelapses con miniaturas o animación. Por el camino otras ideas como vehículos autónomos que realicen vigilancias con cámaras IP y otras ideas aún en el horno de precocinado.
El siguiente paso era ¿donde comprar piezas de Lego?. De comprar kits de montaje habría tenido que desechar numerosas piezas, así que tenía que comprar cajas que trajeran piezas «a granel» variadas o piezas sueltas.
Hay varias tiendas que venden productos de Lego Technics por internet. En las jugueterias habituales es prácticamente imposible encontrar algo más que los camioncitos y las figuras para niños consumistas.
Después de un estudio del panorama me decidi por Electricbricks que tenía precios más baratos que otras tiendas virtuales y un buen catalogo que aunque no esta completo permite una consulta bastante amigable de las piezas.
Cuando los visité en Madrid me atendieron estupendamente y se nota que son esa tienda especializada en la que se puede confiar. Entonces compré varias piezas de engranajes y el pequeño camión de Lego modelo 9390. Casualmente el técnico había estado montando una máquina parecida al ‘robot de panorámicas’ que yo quería hacer y me estuvo explicando que piezas podían venirme bien. Me gustó su nivel y su profesionalidad y a la hora de hacer el pedido no me defraudaron: en menos de 48 horas lo tenía en casa.

Lego 9695 Contenido de la caja

El producto que he elegido tiene el número de referencia 9695 y es el «Lego Mindstorms Education Resource Set». Está pensado para complementar el kit básico de Lego Mindstorms y contiene 817 piezas de Lego Technic. Creo que era la caja que ofrecía una mejor relación entre el número y variedad de piezas y su precio. Viene en una caja de plástico que facilita su conservación, la clasificación de las piezas y su uso, al tenerlas todas a mano. Ya he empezado a hacer algunas pruebas de las que daré cumplida cuenta en estas páginas.

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Vacaciones en Cataluña

Este video me ha llegado a través de Twitter, o quizás de alguna otra red social. Se trata un vídeo sobre las vacaciones de su autor, rodado con una Gopro y una habilidad excepcional. Me ha gustado muchisimo, además de estar rodado mayoritariamente en el Ampurdán, por lo que está lleno de sitios muy familiares (¡incluso se ve el Pani!)
Al verlo y teniendo en cuenta mi experiencia pienso en el trabajazo de edición de video que conlleva. Me gustaría hacer más videos, pero ¡son tantas horas de edición!, recorta, pega, titula….
Bueno, como debido a estos inconvenientes, yo no he hecho video de mis vacaciones, espero que este os guste.

Nota 04/10/2012 : Este verano he estado bastante desconectado y he navegado poco. Hoy, visitando la sección de Fotografía de mis admirados Microsiervos veo que publicaron este vídeo el 28 de agosto. Debió llegarme con los titulares que recibo por correo aunque no lo recordase cuando escribí mi entrada. En cualquier caso está claro que le fuente son ellos, así que como nobleza obliga, tengo que citarlos como tales.

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Prisiones de Figueres

Este verano parece que el blog ha centrado su temática en las cometas, aunque se trata solo de aprovechar el hecho de que la meteorología del verano es más propicia para disfrutar del vuelo de esos artilugios.
Sin embargo la vida sigue. Entre las actividades que realiza de la Asociación de Amigos del Castillo hace unos días se presentó un libro editado por la propia asociación, sobre la historia ‘penal’ del Castillo y las prisiones de Figueres. Aunque el tema me interesaba por razones personales, no pude asistir a la presentación ya que estábamos de vacaciones en Figueres.
Hoy he visto la entrevista que le hicieron al editor del libro y al Presidente de la Asociación en Empordà TV, una televisión local. La entrevista es en castellano y catalán, pero resulta sumamente interesante.

Los diversos autores aportan reflexiones y hechos sobre la trayectoria del régimen penitenciario y de sus centros en Figueres. Así, se explica la historia sobre el Centro Penitenciario de Figueres, la proyección de futuro con las nuevas instalaciones del Puig de les Basses, el penal del Castillo de San Fernando; los objetores de conciencia encarcelados; la estancia del golpista Tejero y los fugitivos del nazismo en las cárceles de Figueres, el Castillo convertido prisión olímpica, la reclusión de prisioneros procedentes de la isla de Cuba, los llamados ñáñigos, etc.

El interés personal al que me refería antes es que mi abuelo Julio Aragonés fue funcionario de Prisiones, y estuvo destinado en el Penal del Castillo. De hecho, mi tia Carmen nació en Figueres, aunque no sé si como ella decía, en el propio castillo. Es cierto que allí había viviendas para los funcionarios, en el ala norte de la Plaza de Armas. Por la misma razón de la profesión de mi abuelo, mi madre nació en la enfermería de la cárcel Modelo en Barcelona y asegura que mi tía, que le llevaba unos años, afirmaba haber nacido en el castillo de Figueras ‘por envidia’ y ‘para no ser menos’. Un día de estos tengo que pasarme por el registro civil y averiguar lo que dice la partida de nacimiento.

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Espero que pronto podre disponer de tiempo para leer el libro y podré hacer una reseña más precisa del mismo. Mientras tanto, es posible que siga con las cometas. Aviso.

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Rokkaku casera

Las cometas de tipo Rokkaku son un diseño tradicional japonés con bastante éxito entre los aficionados ala fotografía desde cometas o KAP por s estabilidad y fuerza de arrastre.
Cuando Antonio me regaló la Rokkaku azul y roja pude comprobar que con muy poco viento se sustenta como un buen planeador y su vuelo es muy estable. Sin embargo el problema que tenía es que en Figueres la gama de vientos necesarios para que muestre sus mejores cualidades no es la más abundante. Con frecuencia, o hace poco viento (menos de 3 m/s) ho hace demasiado (más de 6 m/s).

Notas

Pesé entonces que dado que la rokkaku azul y roja tiene un metro ochenta de longitud y está hecha con tela de nylon y varillas de carbono y fibra de vidrio, si fuera más pequeña y pesase más, aguantaría mejor los vientos fuertes. Eso y las ganas de construir una cometa desde cero me animaron a emprender la tarea.
Al consultar por internet encontré varios planos con interpretaciones modernas del modelo. Las más frecuentes seguian un patrón de seis medidas de alto por cinco de alto. Según el valor que se conceda a esta medida, se obtienen el resto de las dimensiones de la cometa.
Otro de los compromisos que asumí fue realizar todo el proyecto de la forma más económica posible, pensando que me serviría de aprendizaje para abordar en caso necesario la construcción de otros artefactos con materiales mas ‘nobles’ con una cierta seguridad y garantía.
Con esas ideas en la cabeza empecé a hace mi lista de materiale y aproveché las tardes de compras con Mercedes y sus visitas a os bazares chinos para recopilar material.

Amarre de Brida Cruce de varillas
Tensor Remaches

Lo primero que compré fue una cortina de baño con unos preciosos motivos con letras japonesas que me parecieron muy apropiados. Era de tela de nylon y hbía leido en el foro de cometas que alguien la había usado con éxito en la construcción de cometas. Compré tmbién varias cañas de bambú, las más rectas que encontré, que se venden para servir de apoyo a las plantas en su crecimiento y van recubierta de una pintura protectora.
Las varillas transversales no tuve que comprarlas, pues en casa tenía unas procedentes de unos stores que Mercedes había jubilado y que o guardé para hipotéticos futuros usos en chapuzas y otros inventos como este caso.
De algunas bolsas de propaganda obtuve banda de nylon para las bolsas de alojamiento de las varillas, del asiento estropeado de las sillas de loneta la tela fuerte para los refuerzos de esquinas y amarres de las bridas y de las cintas para colgarse al cuello las tarjetas de identificación las bandas para sujetar las anillas de tensión y la cola de la cometa en caso de querer usar una.
El resto del material lo fui adquiriendo en pequeñas incursiones a diversos establecimientos. En la mercería de mi buen amigo Lluis Garreta obtuve hilo resistente para la costura y varios cordones elásticos, tuve que acudir a la competencia para encontrar ojales metálicos para refuerzo de los agujeros y allí encontré también unas anillas de plástico inicialmente para la confeccion de elementos de bisutería pero que me parecieron suficientemente resistntes para los tensores de las varillas.

Amarre de proa Punta de flecha

Compré 10 m. de cordon de brida en la sección de cometas de Decathlon casi juraría que no llevaba los 10 metros porque en Murci tuve que volver a comprar otros 10 metros. Esta vez los medí y si, estaban hasta el último centímetro. También compré otros cordones de nylon algo más gruesos y canutillo termoretráctil en Bauhauss, además de unas bridas de latiguillo en otro bazar chino.
El corte de la tela, a costura de los bordes y los refuerzos los hice con la inestimable ayuda de mi compañero Miguel Angel,un auténtico as de la máquina de coser. El resto de la costura corrió a cargo de Gloria, la madre de Mercedes. Esto ya fue en Los Urrutias, a donde me llevé lacometa sin terminar, debido a lo cual tuve que hacer algunos apaños más ‘rústios’ que si la hubiera acabado en casa.
Por ejemplo la ‘punta de flecha’ para encajar la goma de tensión de la tela en la proa de la cometa la hice con mi navaja del ejército suizo, ya que no había otra herramienta más adecuada y mi taladro en miniatura estaba tranquilo en casa ya que me pareció exagerado llevarlo de vacaciones. Quizás lo que más eché de menos fué el pirograbador que usé para cortar la tela y hacer los agujeros en Figueres, pues la facilidad con la que realiza esa tarea fue muy difícil de suplir con una de las herramentas de la navaja multiuso calentada con un mechero.
Las piezas metálicas de los tensores, sin embargo las llevaba hechas desde casa. Las hice en un momemto con unos trozos de aluminio, martillo y un tornillo de mesa, taladrándolas en el lugar adecuado. Corresponden a un modelo que había visto en los vientos de las tiendas de campaña.

Construcción

La lista de gastos realizados en la cometa son aproximadamente los siguientes:

Material Precio
Tela 10€
Mástil 1€
Hilo 4,8€
Bridas 9,8€

Total, 25,6 € más lo que deba repercutir de los 20 cm.de cordón a 0,89 €/m., las bridas de latiguillo a 80 cts. el paquete o los canutillos termoretáctiles que aun no he colocado. Digamos qu el gasto total puede haber sido de unos 30€.

El pasado día 14 hizo el viento adecuado para probar la cometa. Soplaban 8-9 m/s., unos 32 Km./h, fuerza de viento con la que habia pensado usar la cometa. Nos fuimos con Albert a un polígono a las afueras de la urbanizacion donde hay un edificio abandonado que en tiempos fué entro de investigacion de vehíclos sobre colchón de aire (Hovercrafts) y que actuamente está abandonado.

¡En Vuelo!

Allí la cometa voló estupendamente. Aunque pesentaba una leve tendencia a guiñar hacia babor (mi derecha al controlar la cometa) esta era suave y se acrecentaba al tensarse el hilo. La tela del lado contrario se mostraba más arrugada y es posible qu el defecto sea debido a una colocación inadecuada de las varillas transversales que no fijé suficientemente a un punto del mástil vertical o que quizás sean muy finas (4 mm.) y deba cambiarlas por otras de 6 mm. lo que aumentaría el coste de la cometa en unos 10 €. En general la tensión de la tela es francamente mejorable y tendré que averigal que puedo hacer al respecto.
Cuando vuelva a casa haré las modificaciones pertinentes para corregir estos detalles y esperaré que sople un poco de tramotana para la prueba en vuelo definitiva y las primeras fotos ya que el dia de la prueba no quise montar la cámara debido a la inestabilidad y el consiguiente riesgo para la cámara que no llevaba el ‘rig de seguridad antichoque’.

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KAP y Playa

Después de algunas dudas sobre donde pasar nuestras vacaciones de verano, decidimos ir unos días a Murcia sin descartar posteriores escapadas por otros lares para rematar nuestro descanso estival.
Los padres de Mercedes tienen un casa en Los Urrutias, y este hecho y que allí pasase Mercedes las vacaciones durante su infancia son los únicos méritos del lugar. Tengo que reconocer que en comparación con otros llamados lugares de descanso tiene la ventaja de no disponer de bares nocturnos, discotecas ni otras actividades industriales bullangueras o escandalosas. Eso si, la vida familiar es muy animada y si se acerca uno al paseo marítimo puede observar niños tan impertinentes como en cualquier otro sitio, pero ni más ni menos.
Como según me hago mayor la fobia endémica a la arena, el mar y el sol se acrecienta, tuve que pensar en algo que me hiciera más soportable las lánguidas tardes de calor y moscas a orillas del Mar Menor.
No tuve dudas al elegir las cometas. Me traje en total cuatro, una en construcción. La más grande es a Rokkaku azul y roja que me regaló Antonio y que por una cosa u otra no había conseguido volar. He traído también la cometa celular que compré por internet. Después de hacer alguna modificación para mejorar, añadí la Delta Conyne que compre a muy bajo precio en Aldi. Y la cometa en construcción es una Rokkaku de diseño propio hecha con materiales sencillos y pesados algo más pequeña que la azul y roja y con la que espero poder volar en vientos fuertes -35 a 45 Km/h.- en el Ampurdán.
Desde el primer día localicé una palmera bastante alta, visible desde la casa y que me señala como una manga la intensidad del viento. No he faltado ni un día a mi cita con la fotografía desde las cometas y he hecho algunas fotos medianamente interesantes que he ido subiendo a Flickr desde la cafetería cercana donde me conectaba a la wifi mientras tomaba sendos cafés con hielo.

Expectación Puerto
El Carmoli Recogiendo hilo

Las cometas han dado resultados diversos pero casi todos buenos, con vientos flojos y suaves entre 3 y 6 m/s. Algún día se han mostrado remolonas a la hora de subir la cámara,formando un amplio vano en el hilo y otros han estado bailando de un lado a otro como si amenazaran a lanzarse contra el suelo de un momento a otro, pero en general estoy disfrutado bastante volando las cometas y viendo las fotos que disparan desde la cámara GoPro suspendida de la cometa.
La cometa celular tiene un vuelo noble y estable y la Rokkaku, con el viento adecuado se queda en el cielo como dicen los expertos en cometas ‘como clavada con una chincheta’. A la Conyne le esperan algunas reformas que no he podido hacerle, aunque ha volado sin muchos problemas.

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