Espadas ¿Efecto óptico o de verdad se doblan?

[Geographic]

Buenas noches.

Primero decir que no tenemos ni idea de física,pero nos ha surgido esta duda a raiz de unos videos en los que vemos como las espadas(de hoja recta como se ve en una de las fotos,no son sables) en movimiento y a medio camino antes del impacto se doblan o deforman,cosa que no entendemos.Además ,en una de las fotos,la del chaval con gorra y con la camiseta de iron maiden, se aprecia que se dobla hacia el lado contrario que nuestra lógica nos diría.


A ver si podeis resolvernos la duda!Muchas gracias!

PD:La primera foto,donde se su forma real(recta), es post impacto,es decir aunque por su posición no lo parezca está en estado de reposo.

[Richard R Richard]

Re: Espadas ¿Efecto óptico o de verdad se doblan?

Hola Geographic Bienvenido al Foro!!!! Cuando tengas un momento por favor lee Consejos para recibir ayuda de forma efectiva

Lo que ves es un efecto del sistema de captura de la cámara, no todos los pixeles se recogen en el mismo instante , van siguiendo una secuencia por lo general uno al lado del otro linea por linea. Según la velocidad de procesamiento del la cámara,24 tomas por segundo o 12 en algunos caso (en inglés fps frames per second) es posible que cuando haya empezado a tomar un cuadro, al llegar a mitad de la imagen debido a la velocidad impresa al objeto fotografiado este ya no esté en línea misma recta con respecto a los primeros pixeles tomados milisegundos atrás, por lo que el efecto es una curva o distorsión sobre el objeto que se mueve, mientras el fondo sigue estático.

La segunda imagen seguramente es recogida de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo dando el efecto de curva al sable , que en todo momento es recto.Los materiales pueden arquearse pero es muy pequeño el arco como para verlo a simple vista.
En la tercer imagen sucede lo mismo, el sable está recto pasada la mitad de foto al comenzar a moverse ya su extremo esta mas arriba y parece que ha sido curvado , cuando no es cierto.

En las antiguas cámaras no digitales una foto en tales condiciones se le decia que salia movida!!!. es decir con una perdida de definición del objeto... pues se desplazaba mientras el obturador estaba abierto. A mayor velocidad de obturador menor posibilidad de tener ese defecto, pero es necesario una calidad de película superior para obtener una imagen con menos luz debido al menor tiempo de exposición.

[Geographic]

Re: Espadas ¿Efecto óptico o de verdad se doblan?

Tomo nota de los consejos!

Muy util la respuesta,efectivamente la segunda foto es recogida de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo,ya que está en proceso de golpear el casco.La tercera es la que sigo sin comprender,ya que, aunque realmente se mantiene recta¿El efecto de curva no debería ser justo en el sentido contrario?Al igual que en la segunda, está en proceso de golpear la cabeza de gel y el efecto es el opuesto.

Muy amable,un saludo.

Por si ayudan,completo el post con los videos de las imagenes.

Video de las primeras dos imagenes.Min 3:55

Video de la 3ª imagen.Min 9:50

[Richard R Richard]

Re: Espadas ¿Efecto óptico o de verdad se doblan?

No precisamente debe ser así de arriba hacia abajo, si piensas que l espada está haciendo un giro la velocidad en cualquiera de sus puntos es (aproximadamente)$v=\omega r$ donde \omega es la velocidad angular y r el radio(distancia desde el hombro al punto de la espad que se escoja).
Ahora bien los pixeles de la mano son tomados antes que los de la espada, porque la espada esta mas abajo en la imagen , entonces al componerse el fotograma estará la mano, y la la espada mas adelantada , es decir curvada hacia delante.
fijate que brevemente en el último fotograma antes del impacto, la espada está más arriba que la mano y se ve el efecto contrario es decir la espada curvada hacia atrás.



Estos efectos son similares al observado al sincronizarse la velocidad de rotación de las aspas de un helicóptero con la velocidad de apertura y cierre de la cámara que filma por ejemplo este ascenso. parece desafiar la gravedad. En realidad la captura es rápida por ello no se curva la pala, pero cada frame es tomado en el preciso instante donde siempre se halla una pala.

aquí el efecto es solo de detención porque el plano de las palas esta muy paralelo a la cámara


Pero aquí ya ves la curva

aqui una captura de otro video donde se ven los arqueos inversos a la vez

[Geographic]

Re: Espadas ¿Efecto óptico o de verdad se doblan?

Sí,en el ultimo fotograma ocurre tal y como dices.

Impresionantes los videos y una comparación muy didáctica.Lo único que no termino de ver es el arqueo inverso,ya que no aprecio si en la última captura es la propia inclinación que tienen las palas de por si o si es el efecto.He intendado buscar videos más claros para observar esto,pero no he podido encontrarlos.

Nuevamente,muy amable.Un saludo

[Richard R Richard]

Re: Espadas ¿Efecto óptico o de verdad se doblan?

Los materiales con que están construidas las palas son flexibles, pero lo que pueden arquearse en condiciones de uso incluso exigente ,son apenas milímetros de "flecha(tecnicamente se dice así)" o arqueo que serán casi inapreciables en comparación a los metros longitud de pala, en el video (exagerando 1 píxel cada 1000), si estas observando ese arco apreciable es debido a la forma en que se captura en video o fotografía, si estuvieras presente en el sitio en carne y hueso no notarias ninguno de estos efectos.

Hagamos un calculo exagerado pero sencillo supongamos que el primer que el lapso de tiempo entre el primer pixel tomado en la foto y el ultimo es de 1 segundo , algo que se encuentra en el medio de la imagen sera fotografiado medio segundo (0.5s) después de iniciada la toma, entonces

lo que esta mas arriba esta ubicado en un angulo $\theta_1=-\omega 0.5s$ que el centro y lo que esta por debajo estará a $\theta_2=\omega 0.5s$ del centro, por eso un caso adelanta y el otro atrasa con respecto a como se acometen al eje del rotor las palas en el centro de la imagen que es en lo que hace foco tu vista y tomas como referencia. Supongamos entonces que el extremo de la pala viaja a 2 m/s , entonces verías atrasarse y adelantarse 1 metro los extremos con respecto a una hipotética linea recta.

Si tuvieras una cámara que tome fotografías con distintos tiempo de exposición llegará el punto en que la podrías setear para que sea lo suficientemente rápida para notar que las palas siguen siendo rectas en todo momento.

[Geographic]

Re: Espadas ¿Efecto óptico o de verdad se doblan?

Perfecto,mañana tengo un encuentro con varios de los que inciamos el tema y podré enseñarles el post.

Pero en resumen,para confirmar y para que no quede duda a los que no somos de ciencias(que son muy cabezones) y confiaran en la afirmación de un ingeniero).En la realidad de esos videos,tanto las espadas como las palas no se doblan.¿Estoy en lo correcto?

[Richard R Richard]

Re: Espadas ¿Efecto óptico o de verdad se doblan?



- - - Actualizado - - -

Hoy buscando otra cosa me tope con una imagen que me llevo a otra y encontre esta explicación y videos que te lo aclararan si quedaban dudas

https://petapixel.com/2014/10/13/mat...er-phenomenon/



en una parte de la traducción se pierde la claridad de las fórmulas

$1 <p <P$. El látex imagen $I$es entonces que no sea cero por $\theta + (\omega / v) r \sin \theta = 2p \pi / P$o $r = \frac {v} {\omega} \frac {2p \pi - \theta} {\sin \theta}$ en coordenadas cartesianas esto se convierte en $\text {atan} \left (\frac {y} {x} \right) + \frac {\omega} { v} y = 2p \pi$ que ayuda a explicar por qué las hélices obtienen mirada que en forma de S - es sólo una función inversa de la tangente en el espacio de la imagen.

[Geographic]

Re: Espadas ¿Efecto óptico o de verdad se doblan?

Por lo tanto,si las cámaras recogieran la imagen de derecha a izquierda (y quizás de abajo hacia arriba).¿En la primera foto la curva seria hacia adelante y en la segunda imagen hacia atrás? Es decir ¿se invertiria el efecto?

Y por último, el arqueo real de estas espadas,en el momento de la foto,aproximadamente¿Sería de milímetros?¿Mayor o menor que eso?En cualquier caso.¿ Inapreciable al ojo humano?

Muchas gracias por la atención!! saludos

[Alriga]

Re: Espadas ¿Efecto óptico o de verdad se doblan?

... el arqueo real de estas espadas, en el momento de la foto,aproximadamente ¿Sería de milímetros? ¿Mayor o menor que eso? En cualquier caso.¿ Inapreciable al ojo humano? ...

El arqueo real es menor de medio milímetro y por lo tanto inapreciable.

Vamos a intentar hacer una estimación sencilla de la cota máxima que se podría arquear por el rozamiento con el aire la punta de una espada de longitud L=1 m, anchura a=3 cm, y espesor de la hoja e=2 mm.

La fuerza total que el aire hace sobre un objeto que se desplaza en él se puede estimar por:

$F=C_x \cdot \dfrac 1 2 \cdot \rho \cdot v^2 \cdot A$

$\rho=1.19 \ kg/m^3$ es la densidad del aire

$v=20 \ m/s$ es una estimación, un poco exagerada de la velocidad media de la espada

$A=L \cdot e=0.002 \ m^2$ es el área de la espada que corta el aire

$C_x$ es el coeficiente de resistencia aerodinámico. Contra más grande es, menos aerodinámico es el objeto. Por ejemplo para una bicicleta es 0.9 para un camión es 0.6 para un automóvil normal 0.2 – 0.4 y para un avión de combate inferior a 0.05 Vamos a exagerar y suponer que para el filo de la espada es todavía peor que para una bicicleta, vamos a suponer:

$C_x=1$

Con estos números se obtiene una estimación de la Fuerza sobre la espada (que será superior a la fuerza real):

$F=1 \cdot \dfrac 1 2 \cdot 1.19 \cdot 20^2 \cdot 0.002=0.476 \ N$

Esta fuerza está distribuida por todo el filo de la espada, pero para exagerar el cálculo del arqueo, consideremos como si la espada estuviese fija por la empuñadura y toda esa fuerza estuviese aplicada en la punta. La fórmula para calcular el desplazamiento $\Delta y$ de la punta si en ella aplicamos una fuerza F es:

$\Delta y=\dfrac{4 \cdot L^3}{Y \cdot a^3 \cdot e} \cdot F$

$Y=\notcien{2.1}{11} \ Pa$ es el Módulo de Young del acero

$\Delta y=\dfrac{4 \cdot 1^3}{\notcien{2.1}{11} \cdot 0.03^3 \cdot 0.002} \cdot 0.476=0.00017 \ m$

$\Delta y=0.17 \ mm$

Es decir, exagerando en todo, aun así nos sale que la punta de la espada solo se desplazaría menos de 2 décimas de mm (Supongo que entiendes que no estamos diciendo que la punta de la espada se arquea realmente 0.17 mm, lo que estamos diciendo es que se desplazará aún menos que eso)

Saludos.

[Richard R Richard]

Re: Espadas ¿Efecto óptico o de verdad se doblan?

Solo acoto un par de cosas sueltas .
Para invertir el arco de la imagen se pueden hacer dos cosas....una invertir el sentido del escaneo y otra invertir el sentido de rotación con respecto a la cámara..

Por otro lado el arqueo máximo de la espada sucede en los instantes en que impacta contra el blanco , del mismo modo como demostró alriga estas flexiones son inapreciables al ojo humano ...

Filmando con una cámara de alta velocidad y luego reproduciendo en slow motion comparando contra una linea de prueba, me atrevería a decir que podría apreciar el efecto pero a ojo en vivo y directo es improbable. Saludos

[Geographic]

Re: Espadas ¿Efecto óptico o de verdad se doblan?

Gracias a ambos,en este video en slow motion se aprecia como se dobla al menos en el impacto y bastante!

Min 2:30

[Alriga]

Re: Espadas ¿Efecto óptico o de verdad se doblan?

... en este video en slow motion se aprecia como se dobla al menos en el impacto y bastante! ...

No, no mezcles cosas. En tu pregunta inicial y en todo momento, hemos tratado de que si la espada se arquea o no debido a su movimiento en el SENTIDO del CORTE.

Lo que se ve en el vídeo en el minuto 2:30 (y en otros momentos) es pandeo en sentido perpendicular al corte, y además es debido a la vibración que causa el impacto de la espada contra un objeto sólido, y no al simple movimiento de la espada en el aire. Son cosas distintas.

Saludos.

[Geographic]

Re: Espadas ¿Efecto óptico o de verdad se doblan?

Por otro lado el arqueo máximo de la espada sucede en los instantes en que impacta contra el blanco , del mismo modo como demostró alriga estas flexiones son inapreciables al ojo humano

Vale,lo puse por este comentario,en el que creí que igualaba ambas cosas.

Una vez más gracias a ambos.

[Richard R Richard]

Re: Espadas ¿Efecto óptico o de verdad se doblan?

Hola Geographic,
Aunque alriga ya te lo explico, lo reitero pues la porción de mensaje que citas le intente darle un significado distinto al que creo has comprendido.

Definamos como es el golpe de la espada, el golpe es con el filo y no de canto, por el lado del del filo la espada tiene 50 o más milímetros de acero, difíciles de torcer o flexionar, sobre lo cual hemos intentado decirte que no se arquea hacia atrás durante el viaje en el aire, y tampoco es apreciable el arqueo durante el impacto.

Pero por el lado del canto la espada solo tiene 2 o 3 mm de espesor por lo que sí es flexible (fácil de torcer y si es templada también de quebrar) , pero reitero como suponemos que la espada no golpea de canto sino con el filo, este arqueo lo hemos despreciado en toda la explicación, ya lo que se observa en este nuevo video es una forma de disipar la energía del golpe vibrando y no tiene misterio alguno, lo hace vibrando al estilo de una cuerda de guitarra, si lo prefieres.
Pero cuando mueves la espada por la empuñadura con el fin de asestar un golpe con el filo, no hay flexión sobre el canto pues este está ubicado perpendicular a la dirección de la fuerza que se aplica en la empuñadura y también perpendicular a la que transmite el objeto golpeado

Así que la cámara no puede captar fácilmente la flexión sobre el lado del filo y si puede hacerlo con el lado del canto, pero eso no es lo que sucede en los dos primeros video que has posteado.

Saludos