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Hilo: La física detrás del "Maneki Neko" o "gato de la fortuna"

  1. #1
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    Predeterminado La física detrás del "Maneki Neko" o "gato de la fortuna"

    El Maneki-neko, también conocido como "gato de la suerte" o "gato de la fortuna", es una popular escultura japonesa, la cual se dice que trae buena suerte a su dueño.

    La escultura representa a un gato, particularmente de la raza bobtail japonés, en una actitud de llamada y no saludando como la mayoría de la gente piensa (esto es porque los orientales no saludan con la mano en posición de supinación-flexión como los occidentales, sino que en posición prona y flexión).

    Sobre la Leyenda se puede decir que:

    "... Durante el siglo XVII, en la era Edo, en la época de los señores feudales, existía en Tokio un templo que había conocido días mejores y que tenía serios problemas económicos y estaba semidestruido. El sacerdote del templo era muy pobre, pero aun así, compartía la escasa comida que tenía con su gata, Tama.

    Un día, un señor feudal, un hombre de gran fortuna e importancia llamado Naotaka II ((井伊直孝)) fue sorprendido por una tormenta mientras cazaba y se refugió bajo un gran árbol que se encontraba cerca del templo. Mientras esperaba a que amainara la tormenta, el hombre vio que una gata de color blanco, negro y marrón, le hacía señas para que se acercara a la puerta del templo. Tal fue su asombro que dejó el refugio que le ofrecía el árbol y se acercó para ver de cerca a tan singular gata. En ese momento, un rayo cayó sobre el árbol que le había dado cobijo.

    A consecuencia de ello, el hombre rico se hizo amigo del pobre sacerdote, financió las reparaciones del templo y este prosperó, con lo que el sacerdote y su gato nunca volvieron a pasar hambre.

    Tras su muerte, Tama recibió un solemne y cariñoso entierro en el cementerio para gatos del Templo Goutokuji, y se creó el Maneki Neko en su honor. Se dice que un Maneki Neko en el lugar de trabajo, el hogar o incluso una página web atrae la buena suerte y los visitantes. ..."


    Como entusiasta de la física lo que más me atrae es el mecanismo interno que utilizan dichas esculturas para que con un ligero empujoncito en uno de sus brazos, el mismo continúe durante muchos días, semanas y hasta meses balanceándose en la actitud de llamada.

    El sistema en cuestión funciona a base de una o dos baterías, las cuales hacen circular una corriente eléctrica a través de un cable de cobre que se encuentra enroscado o enrollado en forma de bobina, produciendo un electroimán que se encuentra fijo en la base de la escultura y sobre el cual se balancea casi rozando un pedazo de ferro imán permanente que está pegado en la base del péndulo que hace mover la pata del gato.

    El mecanismo no tiene ningún interruptor de encendido ni apagado, simplemente al dar un impulso lo suficientemente grande para que el imán pase por sobre el electroimán una vez, las fuerzas de atracción y repulsión entre ellos hace que se mantenga en movimiento continuo, hasta que se agoten las baterías.

    https://www.youtube.com/watch?v=DBTMsv4k8h4&t=2s

    En el video anterior, se desmonta un maneki neko y aunque se muestra cómo es su mecanismo interno no se da una buena explicación desde el punto de vista de la física, con fórmulas, ecuaciones y diagramas del ¿por qué? sigue funcionando. Es por esta razón que los invito a revelar y explicar la física que hay escondida detrás del curioso amuleto japonés.

    Un Abrazo.
    Última edición por Maq77; 03/03/2018 a las 13:53:10. Razón: Corregir error tipográfico

  2. 2 usuarios dan las gracias a Maq77 por este mensaje tan útil:

    Alriga (04/03/2018),Fortuna (03/03/2018)

  3. #2
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    Predeterminado Re: La física detrás del "Maneki Neko" o "gato de la fortuna"

    Hola Maq77, gracias a tu post me he enterado de varias cosas:

    1. Que ese gato (habitualmente tan feo) que hay en los bazares chinos se llama maneki neko
    2. Que es una gata y no un gato
    3. Que su origen es japonés y no chino como yo creía
    4. Y de la bonita leyenda de su origen

    En cuanto al funcionamiento, según se ve en el vídeo, no es más que es un péndulo en el que la lenteja del péndulo es un imán.



    No sé como funciona, lo que te explico es el primer intento que haría yo si me contratasen para diseñar uno de esos. Pondría el imán de forma que el eje magnético estuviese en vertical con el péndulo quieto sobre la bobina, es decir con el sur abajo y el norte arriba o al revés, es igual.

    Para excitar la bobina montaría un circuito como este que es un sencillo ondulador, (también se llama inversor) en el que se consigue una tensión alterna en la bobina L a partir de la tensión continua de la pila UB

    Nombre:  Inversor.png
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    Mediría el período natural de oscilación del péndulo, supongamos que es T = 2 s o sea frecuencia f = 0.5 Hz Y haría un circuito de control que atacase la bases de los transistores con frecuencia doble, es decir 1 Hz, (período mitad, 1 segundo) De esa manera la relación entre la Amplitud de oscilación del péndulo (azul) y la corriente que pasa por la bobina sería la siguiente

    Nombre:  Pendulo.png
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    • En la posición inicial en t=0 el péndulo tiene el máximo desplazamiento A=1 a la derecha y la corriente por la bobina es cero.
    • Entre t=0 y t=0.5 el péndulo se acerca a la bobina y la corriente circula por la bobina en el sentido necesario para provocar atracción en el imán del péndulo
    • Entre t=0.5 y t=1 el péndulo se aleja de la bobina y se observa que el sentido de la corriente que circula por la bobina se ha invertido para provocar repulsión en el imán del péndulo. En t=1 el péndulo tiene el máximo desplazamiento a la derecha, se para, e invierte su movimiento.
    • Entre t=1 y t=1.5 el péndulo se acerca a la bobina y se observa que la corriente circula por la bobina en el mismo sentido que tenía entre 0<t<0.5 para provocar atracción en el imán del péndulo.
    • Finalmente, entre t=1.5 y t=2 el péndulo se aleja de la bobina y se observa que el sentido de la corriente que circula por la bobinase ha invertido para provocar repulsión en el imán del péndulo. En t=2 el péndulo vuelve a tener el máximo desplazamiento a la derecha y hemos vuelto a la posición inicial.

    El circuito de control de los 4 transistores es sencillo y seguramente debe estar implementado en algún circuito integrado comercial. Como no hay interruptor, la corriente circula por la bobina siempre, aunque el péndulo esté parado, por eso, como se ve en el minuto 6 del vídeo, el péndulo vibra en la posición de equilibrio debido a las atracciones/repulsiones. Cuando el péndulo se separa del equilibrio se inicia el movimiento, que él solo se acopla al ritmo de variación de la corriente por la bobina.

    Repito, no digo que funcione así, es posible que haya un circuito incluso más sencillo que el que he propuesto arriba, aquí lo que doy son ideas. Se me ocurre que si por ejemplo:

    • Haces circular corriente entre t=0 y t=0.5 para provocar atracción
    • Haces que no circule ninguna corriente por la bobina entre t=0.5 y t=1 (no habrá ni atracción ni repulsión)
    • Haces circular corriente entre t=1 y t=1.5 para provocar atracción
    • Haces que no circule ninguna corriente por la bobina entre t=1.5 y t=2 (no habrá ni atracción ni repulsión)

    Entonces puedes usar un circuito más barato con un solo transistor, (la resistencia es para limitar la corriente y falta algún diodo y algún condensador para evitar transiciones bruscas)

    Nombre:  Transistor.png
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    Nombre:  Pendulo2.png
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    Y la base del transistor se puede atacar con un sencillo Circuito Integrado 555 como expliqué aquí: http://forum.lawebdefisica.com/threa...361#post179361

    Saludos.
    Última edición por Alriga; 11/02/2019 a las 12:25:17. Razón: Cambiar vídeo que no funcionaba por uno que funciona

  4. El siguiente usuario da las gracias a Alriga por este mensaje tan útil:

    Maq77 (04/03/2018)

  5. #3
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    Predeterminado Re: La física detrás del "Maneki Neko" o "gato de la fortuna"

    Gracias Alriga, imaginé que tenía que ser algo así, no serviría de nada tener dos imanes permanentes en posición de atracción o repulsión constante porque el sistema se detendría en algún punto, del mismo modo, el electroimán no puede estar funcionando con la corriente fluyendo siempre en el mismo sentido, lo que no tenía claro era cómo se hacia para que el empujón se diera en fase de resonancia dentro del dispositivo para asegurar un movimiento continuo mientras las baterías puedan seguir suministrando carga.

    Al final es un dispositivo análogo a un Reloj de Péndulo al que se le da cuerda, solo que en dichos dispositivos la energía liberada de a poco para mantener el sistema en funcionamiento es almacenada mecánicamente en resortes, mientras que en el Maneki Neko la energía se encuentra almacenada en forma química dentro de las baterías.

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