Juguetes baratos, divertidos e instructivos

Los mejores juguetes son aquellos que permiten descubrir a los niños algo misterioso y desconocido, con alguna sorpresa en la misma simplicidad de su diseño. Hoy traemos dos casos de pura Física Recreativa.
1.- Tubos sonoros, por menos de dos euros. Son tubos flexibles de plástico corrugado de 76 cm de longitud y 2’5 cm de diámetro, abiertos por ambos extremos. Si lo cogemos por un extremo y lo hacemos girar emite un sonido de aproximadamente 220 hercios. Es su tono fundamental. Si aumentamos la velocidad de giro aparece su primer armónico, un La de 440 hercios. Dándole todavía más deprisa conseguimos los siguientes múltiplos de 660, 880, 1100 y hasta el de 1320 hercios, seis notas en total. 
Veamos un cálculo sencillo para el nivel de Bachillerato, explicado en este artículo de Vicente López García Parque de las Ciencias de Granada. En los tubos abiertos se forman vientres en ambos extremos y un nodo en el centro en el caso de la vibración fundamental, es decir, que dentro del tubo cabe media longitud de onda. Los vientres sobresalen ligeramente de los bordes por lo que se acepta que media longitud de onda corresponde a la longitud del tubo más la mitad del diámetro del mismo. En este caso, 1/2 λ = (76+1’25) cm = 77’25 cm. Por tanto, λ= 145’5 cm. Como la frecuencia (v) es igual a la velocidad de propagación dividida por la longitud de onda (λ) y el sonido se propaga en el aire a 340m/s, tenemos que el tono fundamental de este tubo es: v = 340m/s : 1’545m = 220 hercios. En la realidad el tubo se alarga ligeramente al girarlo rápidamente y la afinación no es perfecta. 
Podemos naturalmente acortar los tubos para conseguir otros conjuntos de notas. Queda algo por explicar. ¿Por qué suenan los tubos, o quién sopla por esta manguera? En los instrumentos de viento hay que insuflar aire mediante los pulmones o un fuelle y este aire hace vibrar una lengüeta. En éstos, la vibración se consigue por el corrugado del tubo pero, ¿quién empuja al aire a fluir por el tubo? Es el Efecto Venturi, de nuevo la Física. La diferencia de velocidad entre un extremo casi fijo, el que sujetamos con la mano, y el otro que está girando produce una diferencia de presión que empuja al aire. Cuando aumentamos la velocidad, aumenta esa diferencia de presión, el flujo es más intenso y el tubo pasa a vibrar con el siguiente armónico.

2.- Pingüino tentetieso de playa. En este caso a 5 euros la unidad, por el sobre coste de oportunidad de alguien avispado que los vende en la misma playa, demostrando cómo flotan y cómo la brisa marina (de día) y las olas los arrastra hasta la orilla, siempre mantiniéndose enhiestos. Funcionan sobre el agua y sobre tierra lógicamente. 
Hay muchas formas de tentempiés, de muy fácil construcción. La explicación física puede descubrirse en artículos como el de J. Güémez. La condición de estabilidad de un tentetieso, su particularidad más interesante, se puede establecer diciendo que su centro de masas debe encontrarse por debajo de su punto de apoyo.
En un tentetieso de bola o como nuestro pingüino, su punto de apoyo se encuentra por debajo de su centro-de-masas. Sin embargo, su equilibrio es estable. En este caso, lo que sucede es que las condiciones geométricas, la forma de esfera de su parte baja, implican que, ante cualquier perturbación, el centro de masas ascendería. Es ésta, finalmente, la condición más general de equilibrio de un tentetieso, que su centro de masas se eleve cuando su equilibrio se vea perturbado. La gravedad se encargará de que vuelva a descender y la energía que se le ha proporcionado mantendrá la oscilación. Y otros muchos como este huevo de dinosaurio que nace en siete días en agua,...