ODISEA Revista personal de revistas...

 

 ODISEA
Una revista personal de revistas

GILBERTO RENDÓN ORTIZ HOME PAGE 

Derechos Reservados conforme la  ley

D.R. (2008)



Ingeniería del
juguete 

Hace no mucho tiempo terminé de escribir un libro al que titulé "Ingeniería del juguete". Desde hace unos tres años se encuentra en proceso de edición en el Centro de Ciencias de Sinaloa, a "punto de entrar a la imprenta", y parece que va para largo su aparición. De dicho libro surge el título de esta sección, ya que sigo en ella el tono y estilo en el que trabajé en él. Aquí la tercera de, espero, muchas notas de las docenas que tengo listas: Mis apuntes sobre uno de los juguetes favoritos de los gabinetes de física.


   
 



Odisea  
Revista personal de revistas   Año III, No 3 

Ideas para hacer crecer

Suplemento para chicos y grandes  
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Una raya
 
Para la creatividad y las manos hábiles
  Una raya
Ingeniería del juguete 
Juguetes oscilantes 

En la juguetería popular existen juguetes que realizan movimientos inesperados, como subir en lugar de bajar, tal el caso de los escaladores por fricción, o caminar sin mecanismos internos, como los caminantes vectoriales. Uno de los juguetes más conocidos de esta índole es el pájaro carpintero que baja por un árbol al tiempo que picotea.


 


 
   

Este pájaro carpintero es uno de tantos juguetes que han llegado a los laboratorios de física y gabinetes escolares para explicar cómo se conjugan la gravedad, la fricción y el momentum para mantener picoteando al carpintero y permitirle descender rítmicamente. Alrededor del principio físico que lo gobierna, examinaremos algunos de los muchos juguetes que la creatividad de los inventores ha llevado a las oficinas de patentes de invención.

Una de las versiones populares del pájaro carpintero salió hace poco más de sesenta años como premio en cajas de cereal; es muy similar al pájaro de madera que ocasionalmente se encuentra en el mercado, figura (1).

Figura (1)

La primera patente de un pájaro carpintero que baja picoteando por un poste, se otorgó en 1928 a J.W. Snedecker (figura 2), bajo el número 1677463, pero mucho antes de él, ya se habían patentado juguetes similares si bien con otra clase de muñeco. (Los números de patente que se indican o ilustran, corresponden a la oficina de los Estados Unidos, a menos que se indique lo contrario).

Figura (2)

En 1886 aparece en la oficina de patentes la primera versión de esta clase de juguetes (figura 3), con el certificado de autor número 350766.

Figura (3)

Y sin embargo, tiempo atrás, en 1883 ya se conocía. La Nature, semanario francés de divulgación científica discute en términos científicos sobre este juguete (figura 4), lo que da a entender que primero fue el juguete y luego la patente.

Figura (4)

La misma revista en un número de 1886 muestra “la pelota mágica de Robert Houdini”, uno de los más famosos magos de la historia teatral, cuyo secreto se revela en la ilustración (figura 5), bola que, además, era conocida de mucho tiempo atrás como “pelota obediente”. Esta pelota se desliza a voluntad del operador en un cordón, a diferencia del pájaro que baja por un poste rígido. 

Figura (5)

Antecedentes de esta pelota obediente, los encontramos en una patente de 1870 (la número 109204) que se otorgó a George Hartz (figura 6), quien afirma que su invento “es una mejora al conocido juguete llamado pelota obediente”. Se trata, pues, de un principio conocido con anterioridad, que ha atraído la atención no sólo de los físicos, sino también de los inventores, los hombres de teatro y los fabricantes de juguetes.

Figura (6)

Un año después, en 1871 se otorgó otro certificado de autor con el número 113654 a una mejora más de la pelota inteligente.

Figura (7)

Con toda esta información sabemos que antes de 1870 se conocía “la pelota inteligente”. De ella hay varias patentes que se otorgaron con algunas mejoras que la modificaron. No conocemos la primitiva pelota obediente, pero al examinar la “pelota mágica de Houdini” y las patentes de 1870 y 1871, (ilustraciones anteriores) queda claro que era una pelota de madera cuyo descenso se suspendía a voluntad operando el cordón. El mismo efecto se propone en un juguete creado por W.A. Hoffman, patentado en 1896 con el número 572166.  

Figura (8)

Este juguete es muy parecido al que se propone construir en una excelente página web dedicada a los juguetes científicos. De ahí tomé las ilustraciones de la figura (9). El juguete trata de imitar al pájaro que picotea, pero lo hace con un cordón estirándolo y aflojándolo.

Figura (9)

Lo mismo ocurre en la versión del juguete que obtuvo la patente 2550065 en 1951. Observa  en la ilustración cómo se enrolla el alambre en el cordón. 

Figura (10) 

Ahora bien, siendo anterior al poste rígido, de esta primitiva idea de estirar y aflojar un cordón, se derivó el juguete que presentó La Nature en 1883, misma versión que fue patentada en 1886 de manera idéntica, como se ve en la ilustración número 2, y que da origen al popular pájaro carpintero.

La gravedad es una de las fuerzas implicadas en el sistema, por eso se conoce a estos juguetes como “gravitatorios” o “de inercia”; pero requieren también de un impulso exterior, una fuerza aplicada para iniciar las oscilaciones.

Al detenerse por un instante el deslizamiento del muñeco, gracias a la fricción, la energía se almacena como energía potencial nuevamente, pero sólo por un instante, pues de inmediato el muñeco se sigue deslizando y con ello se efectúa la transferencia a energía cinética.

El fenómeno se repite hasta culminar en cero altura, cero energía potencial. Se trata de un sistema que sólo puede funcionar en presencia de la fricción, ya que se basa en los efectos combinados de impactos y atascos.

 Entre más simple es una idea, más pronto se agotan sus posibilidades creativas y, sin embargo, la mente humana no tiene límites si se propone hacer algo así sea a partir de un principio físico como este. ¿Puede un principio tan sencillo generar ideas creativas? Por supuesto: estamos partiendo de la existencia de tales juguetes, la cuestión mejor planteada  sería ¿se te ocurren otras formas de jugar, otras formas de construirlo?

 Analizaremos brevemente cómo las mentes creativas han aprovechado este principio peculiar.

 Cronológicamente saltamos hasta 1929 con el pájaro carpintero de Snedecker y de ahí hasta 1939, con otra versión idéntica a la de La Nature. Sin embargo este inventor agrega en la misma patente una juguete que desciende en un poste de alambre trenzado, lo que se aleja del principio considerado y que por lo mismo no incluimos.

Figura (11)

En junio de 1948 se extiende una patente a A. E. Jhonson, para un juego curioso en el que aplica el principio físico que permite el descenso oscilante de un dispositivo sencillo. Observa la ilustración: un montaje de metal en forma de U invertida. Un muelle (número 7 en la ilustración) que permite lanzar un muñeco a las alturas del poste, donde se queda atorado un momento antes de comenzar a descender. La peculiaridad de esta creación es el resorte, que ya se había puesto de moda en la juguetería popular, tal como lo vemos en el pájaro carpintero surgido de las cajas de cereal y en esta nueva ilustración.

 

Figura (12)

En 1954 aparece un juguete que se pretende ser verdaderamente científico. Lo presenta el equipo de Elsie Bredimius, quien explica de la siguiente manera su creación: “El objetivo primario de esta invención es controlar la fuerza de gravedad con la aplicación de la vibración inherente a un resorte que actúe como un efecto motor con movimiento de marcha incluido en él. Tal aparato puede consistir esencialmente en un resorte plano o helicoidal, con un extremo libre para vibrar y el otro extremo formando un escape que puede colocarse de preferencia en un poste vertical y que desciende a una velocidad la cual es cuidadosamente controlada de acuerdo al método e instrumentación descritos en esta patente.” La patente contiene 14 hojas,  tres de ellas referente a ilustraciones, con una amplísima explicación con las ecuaciones para determinar las características del resorte y su frecuencia vibratoria a fin, como lo menciona, de controlar la velocidad del dispositivo.

Figura (13)

A primera vista este curioso dispositivo consiste de un pájaro de cuerpo esférico sujeto por un lazo de alambre a un poste. En efecto, la diferencia la vamos a encontrar en el interior de la esfera que conforma el cuerpo del muñeco, éste contiene un resorte milimétricamente medido y calculado para que vibre a determinada frecuencia y permita un descenso controlado en el tiempo.

 Podría parecer que nuestro modesto principio físico ha agotado las posibilidades creativas de los inventores, pero no es así. Pondremos dos últimos ejemplos para demostrarlo. En 1951 se extendió una patente a R. K. Ostrander, para un juguete “operado por inercia”. Con la figura de un mono, consta de dos partes unidas por un pivote (número 5 en la ilustración). La cola es flexible y tiene un pequeño peso adicional (número 9) para aumentar la inercia. La varilla es sacudida ligeramente para que el monito inicie el descenso.

Figura (14)

El segundo ejemplo data de 1971 y es una patente otorgada a A. F. Spilhaus. Consiste de una cadena en lugar de un poste y cómo se puede apreciar opera bajo el mismo principio estudiado.

Figura (15)

Con esto hemos demostrado que los principios físicos puestos en evidencia por la ciencia pueden generar un sin fin de ideas creativas que al materializarse hacen más placentera la vida humana.

 
Las patentes que hemos presentado resumen ideas creativas que pueden inspirar nuevas ideas. Una patente pasa al dominio público veinte años después de su publicación, por lo que los inventos patentados en el pasado pueden enriquecer tu propia creatividad.

 
 

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 Ideas para hacer crecer 

Este es un espacio de propuestas y  de retos para chicos y grandes.  Como idea nació a mediados de los años 70 del siglo XX en nuestro programa de televisión Las Cuatrocientas  Tareas que se emitió durante algunos años en el Canal 11 del Instituto Politécnico Nacional. Precisamente el título del programa era una invitación a hacer crecer un montón de ideas. En una edición anterior dedicamos palabras a dicho programa que marcó pautas en el TV para niños.  Puedes ir al número UNO para verlas en el artículo dedicado a LOS TRES GORDINFLONES DE YURI OLESHA.




 
 
Busca: Un truco para leer mejor
Leer literatura de ficción es el ejercicio cerebral más  importante  para tener una mente imaginativa y creadora. Es más que una rutina de pesas para brazos y piernas, es mucho más que estar en forma físicamente: es vital para que tu inteligencia esté preparada para los retos del siglo que te tocó vivir.Busca este truco en nuestro número anterior.  


 

Una raya



 
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