Video: giremos la silla de montar, para equilibrar una pelota

UNA DEMOSTRACIÓN muy atractiva para los estudiantes de cualquier grado, y que además es un símil del confinamiento electro-cuadripolar.  Sobre una superficie que parece una silla de montar se coloca una pelota. Solo hasta que gira la montura, la pelota se mantiene sobre la silla por mucho tiempo. Veamos cómo es que esta pelota domina el rodeo.

Intuitivamente, la mayoría pensamos que los objetos en movimiento propician desequilibrio. Pero como bien saben quienes han rodado una bicicleta o jugado con un giróscopio, se pueden tener excelentes condiciones de equilibrio cuando rotan estos objetos.

La forma de la superficie es como una silla de montar, pero los matemáticos pueden preferir llamarla: paraboloide hiperbólico. La superficie presenta un eje donde la bola puede estar estable; en contraste, sobre el eje perpendicular la pelota está muy inestable: la bola cae cada vez que se pone en la silla estática.

Sin embargo, cuando rota la superficie se alternan estas condiciones de estabilidad, formando un potencial gravitacional cuadripolar variable. Situación parecida en el potencial eléctrico de una trampa de Paul, la cual permite atrapar pequeñas partículas cargas eléctricamente, como motas de polen. En el siguiente video podemos ver estas trampas eléctricas en acción.

Finalmente, deseo apuntar algunos datos técnicos de la demostración mecánica. La pelota de plástico es de alrededor de 22 cm de diámetro y se puede conseguir en cualquier juguetería. La silla (hecha a mano) consiste de una hoja de goma reforzada con fibra-de-vidrio. El motor DC puede alcanzar los 110 rpm. A esta velocidad la bola puede estar estable por más de dos horas, según la página web de los creadores del primer video presentado.