El bottle flip challenge como aplicación didáctica

 

Hace ya algunos meses internet se llenó de una serie de vídeos que se hacen llamar»bottle flip challenge» ( o el reto de la botella). Este reto consiste en:

1. Coger una botella de plástico y llenarla a la mitad aproximadamente.
2. Lanzar la botella dando vueltas sobre sí misma
3. Intentar que la botella caiga de pie.

Ahí van algunos vídeos para los que no lo hayáis visto nunca.

 

Resulta que este reto se ha convertido en viral. A un ritmo asombroso se convirtió en el último juego de moda, muy por encima de la amplia gama digital que nos ofrecen las tecnologías de hoy día. Cualquiera podía tener a mano una botella con algo de agua y cualquier momento es bueno para intentar superar este reto.

Por otra parte, aquellos que no compartimos ese afán por deja la botella en pie de esa manera tan aparatosa, miramos con asombro la de tiempo dedicado a tan vana tarea. Como ya comenté anteriormente desde la perspectiva de un docente podemos encarar el tema desde dos perspectivas: prohibiéndo y crucificando esta moda o intentando utilizarla para enseñar algo. Esto nos lleva a plantearnos los siguiente cuestión

¿Qué se puede aprender de «El reto de la botella»?

Para responder a esta pregunta antes tendremos que conocer una magnitud que se conoce en Física como «Momento de fuerzas» o «torque». Esto momento de fuerzas aparece cuando aplicamos una fuerza en un cuerpo en un punto diferente de su centro de gravedad. Os animo a repetir el siguiente experimento: coged cualquier objeto a mano, con un dedo aplicad una fuerza en cualquier sitio diferente de su centro de gravedad. Si lo estáis haciendo bien el objeto empezará a rotar , y quizás a desplazarse. En lenguaje matemático al momento de fuerzas se escribe como , y ocurre que:

 es la aceleración angular.  En otras palabras se trata de la aceleración con la que el objeto da vueltas ¿Qué es I?

Ajam, aquí llegamos al punto interesante. I es lo que se conoce como momento de inercia y depende de cada sólido. Normalmente todos los libros sobre este tema suelen adjuntar una tabla con las figuras más habituales:

Sin entrar demasiado en verea, el momento de inercia está relacionado con como se distribuyen las partículas en torno al eje de rotación. En el caso de los cuerpos de la pantalla todos son sólidos, y por tanto la distancia al eje de la masa que la compone es constante.  Pero…¿y en el caso de una botella semillena de agua?

El agua, al igual que todo fluido no tiene forma fija, adopta la del recipiente que lo contiene. Al lanzar la botella con un movimiento de rotación el agua se moverá. Si se mueve la distancia de la masa al eje de rotación varía. Esto , dicho de otra forma, quiere decir que el momento de inercia varía. Al variar conseguimos que la relación entre el momento de fuerza  y la aceleración angular  no sea tan sencilla como en los casos anteriores.

Ya no podemos tener un valor fijo de I, sino que conforme vaya moviéndose irá variando. Aquí es donde radica la principal dificultad de este reto, de ahí que lo celebren tan efusivamente cuando lo consiguen.

¿Cómo podemos superar el reto de la botella sin demasiada dificultad?

La respuesta a esta pregunta está a unos cuántos grados de diferencia. El agua a 0ºC se congela, pasando de esta forma a un maravilloso estado sólido. Cuando el agua está sólida no se mueve al lanzarla. De esta manera tendremos un momento de inercia que no varíe durante el movimiento, y por tanto un movimiento mucho menos caótico.

Si tenéis dudas es normal, la ciencia no debe ser adoctrinamiento. Por eso os animo a que no os creáis ni una sola palabra de lo que he dicho. Coged dos botellas, llenadlas de agua y meted una en el congelador. Cuando el agua esté congelada intentad hacer el reto de la botella con ambas¿Con cuál de las dos es más difícil?.