Un trompo con forma de traqueteo es un trompo semielipsoidal que gira sobre su eje en una dirección preferida. Si se gira en la dirección opuesta, se vuelve inestable, se detiene y "traquetea" e invierte su giro en la dirección preferida.
En la mayoría de los casos, el movimiento se produce cuando se hace girar el cascabel en una dirección, pero no cuando se hace girar en la otra. Algunos cascabeles excepcionales se invierten cuando se los hace girar en cualquier dirección. [1] Este comportamiento contraintuitivo hace que el cascabel sea una curiosidad física que ha excitado la imaginación humana desde tiempos prehistóricos. [2]
Un rattleback también puede ser conocido como "anagyre", "celta (rebelde) " , "piedra celta", "piedra druida", "rattlerock", "Robinson Reverser", "barra giratoria", "piedra oscilante" (o "wobblestone") y por nombres de productos que incluyen "ARK", "Bizzaro Swirl", "Space Pet" y "Space Toy".
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Los arqueólogos que investigaron antiguos sitios celtas y egipcios en el siglo XIX encontraron hachas que exhibían el movimiento de inversión de giro. [ cita requerida ] La palabra antigua celta (la "c" es suave y se pronuncia como "s") describe herramientas y armas líticas con forma de azuela , hacha , cincel o azada .
Las primeras descripciones modernas de estas celtas se publicaron en la década de 1890, cuando Gilbert Walker escribió su libro "Sobre una curiosa propiedad dinámica de las celtas" para las Actas de la Sociedad Filosófica de Cambridge en Cambridge, Inglaterra, y "Sobre una cima dinámica" para el Quarterly Journal of Pure and Applied Mathematics en Somerville, Massachusetts, EE. UU. [3] .
En 1909 y 1918 se publicaron más estudios sobre las serpientes de cascabel y, en los años 50 y 70, se realizaron varios estudios más. Sin embargo, la fascinación popular por estos objetos aumentó notablemente desde los años 80, cuando se publicaron nada menos que 28 estudios.
Los artefactos con cascabeles suelen ser de piedra y vienen en varios tamaños. Los modernos que se venden como rompecabezas y juguetes novedosos generalmente están hechos de plástico, madera o vidrio y vienen en tamaños que van desde unas pocas pulgadas hasta 12 pulgadas (300 mm) de largo. Un cascabel también se puede hacer doblando una cuchara. [4] Existen dos tipos de diseño de cascabeles: tienen una base asimétrica con un eje rodante sesgado o una base simétrica con contrapesos descentrados en los extremos.
El movimiento de inversión de giro se produce a partir del crecimiento de las inestabilidades en los otros ejes de rotación, que son el balanceo (en el eje principal) y el cabeceo (en el eje transversal). [5]
Cuando hay una asimetría en la distribución de masa con respecto al plano formado por los ejes de cabeceo y vertical, surge un acoplamiento de estas dos inestabilidades; uno puede imaginar cómo la asimetría en la masa desviará el traqueteo al cabecear, lo que creará algo de balanceo.
El modo amplificado variará según la dirección de giro, lo que explica el comportamiento asimétrico del traqueteo. Dependiendo de si predomina la inestabilidad de cabeceo o de balanceo, la tasa de crecimiento será muy alta o bastante baja.
Esto explica por qué, debido a la fricción, la mayoría de los rattlebacks parecen exhibir un movimiento de inversión de giro solo cuando se hacen girar en la dirección inestable de cabeceo, también conocida como la dirección de inversión fuerte. Cuando el rattleback se hace girar en la "dirección estable", también conocida como la dirección de inversión débil, la fricción y la amortiguación a menudo frenan el rattleback hasta detenerlo antes de que la inestabilidad de rodadura tenga tiempo de acumularse por completo. Sin embargo, algunos rattlebacks exhiben un "comportamiento inestable" cuando se hacen girar en cualquier dirección y sufren varias inversiones de giro sucesivas por cada giro. [6]
Otras formas de agregar movimiento a un sonajero incluyen darle golpecitos presionando hacia abajo momentáneamente cualquiera de sus extremos y balancearlo presionando hacia abajo repetidamente cualquiera de sus extremos.
Para un análisis exhaustivo del movimiento del traqueteo, véase V.Ph. Zhuravlev y DM Klimov (2008). [7] Los artículos anteriores se basaban en supuestos simplificados y se limitaban a estudiar la inestabilidad local de su oscilación en estado estacionario.
G. Kudra y J. Awrejcewicz (2015) [8] presentan un modelo matemático realista de un traqueteo. Se centraron en el modelado de las fuerzas de contacto y probaron diferentes versiones de modelos de fricción y resistencia a la rodadura, obteniendo una buena concordancia con los resultados experimentales.
Las simulaciones numéricas predicen que un traqueteo situado sobre una base que oscila armónicamente puede exhibir una dinámica de bifurcación rica, incluidos diferentes tipos de movimientos periódicos, cuasiperiódicos y caóticos. [9]
