viernes, 7 de junio de 2013

Alberto, su teléfono y la relatividad general (I)

El día en que Alberto decidió estudiar física iba camino del examen de selectividad en el asiento trasero del coche. Apenas había podido desayunar un pedazo de bizcocho que tuvo que empujar con unos buenos tragos de leche, pues el diámetro de su garganta parecía menor que otros días. Decidido a matar el tiempo durante el viaje para no pensar en lo que se le venía encima, Alberto sacó su teléfono móvil y comenzó a intercambiar mensajes con sus amigos que, por otro lado, estaban tan nerviosos como él.

En ello estaba cuando, al tomar una curva cerrada, la pantalla del teléfono cambió repentinamente su orientación sin haber movido Alberto el teléfono. No era probablemente la primera vez que le ocurría algo así, pero en esta ocasión, sensibilizado quizá por la cercanía del examen de física, le sorprendió (o molestó) lo suficiente el giro inesperado de la pantalla como prestarle atención. Cualquier cosa era mejor que pensar en el examen.

Alberto sabía que los teléfonos móviles disponen de un sensor de gravedad que permite orientar la pantalla según la dirección elegida por el usuario. Pensó que, por ejemplo, un péndulo, una pequeña masa colgada de un hilo fino, podría hacer bien el trabajo: de la misma forma que una brújula siempre apunta al norte, el péndulo siempre estará apuntando hacia abajo debido a la atracción de la gravedad, lo que permitirá al teléfono orientar las imágenes de la pantalla adecuadamente (figura 1). El habitual giro de la pantalla cobró para Alberto una nuevo interés; imaginar el péndulo siguiendo los caprichosos giros a los que sometía a su teléfono convirtió la rotación de la pantalla en un pasatiempo divertido, al menos durante un rato.



Figura 1: Un sensor basado en un pequeño péndulo puede servir para orientar correctamente la pantalla del teléfono.


Sin embargo, el sistema no era perfecto. Como acababa de suceder, el sensor fallaba al tomar una curva cerrada. Realizó el experimento mental de imaginar el péndulo al tomar la curva y creyó dar con el problema. Al girar el coche, la masa del péndulo sentía la misma fuerza centrífuga que él sentía empujándole hacia el exterior de la curva. Esto ocasionaba que el péndulo se desviara en esa dirección, cosa que el teléfono interpretaba erróneamente como un giro del móvil, orientando la pantalla en la dirección incorrecta (figura 2). Decidió comprobarlo en las siguientes curvas. Alberto sonrió al comprobar que, en efecto, la pantalla se orientaba siempre hacia el exterior de la curva y que volvía a la vertical en los tramos rectos, en cuando el péndulo dejaba de sentir la fuerza centrífuga. Alberto se sentía orgulloso de haber dado con la explicación del fenómeno.


Figura 2: Al tomar una curva hacia la izquierda, dentro del coche se siente una fuerza hacia la derecha (centrífuga) que desvía el péndulo y engaña al teléfono haciéndole pensar que ha sido girado.

Dicen que lo mejor de una respuesta son las nuevas preguntas que a que da lugar, y esto le sucedió precisamente a Alberto. Parecía claro que el sensor de orientación del teléfono era mejorable, la fuerza centrífuga podía "engañarlo" y falsear la orientación de la pantalla. ¿Sería posible imaginar un sensor mejorado que no tuviera ese problema? Crecido por el éxito de sus anteriores experimentos mentales, Alberto se puso  neuronas a la obra. ¿Sería capaz de imaginar un sensor que diferenciara entre la fuerza gravitatoria y la fuerza centrífuga? ¿Eres tú, lector de esta entrada, capaz de imaginar una solución?

Continuará.

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