L’eolípila és una màquina de reacció que pot ser considerada la precursora dels moderns motors de propulsió a raig.

Heró d’Alexandria, famós enginyer inventor, va descriure aquest aparell l’any 120aC, avançant-se a James Watt.

La rèplica de l’eolípila, segons descripcions de diverses fonts, consisteix en una esfera buida probablement metàl·lica amb dos petits canons colzats per on es desprèn el vapor.


Rèplica no funcional

Peça confeccionada a mà. Materials: llautó, fusta de noguera, soldadura d'estany i vidre. Dimensions: h=29cm. Disseny: Marc Boada, 1993

El model funcional que presentem és una variant de l’eolípila original en la que només hi ha un orifici de sortida, per on s’acobla un dispositiu amb dos braços per a la sortida del vapor. Per utilitzar-la, s’introdueix aigua en l’esfera amb una xeringa, i s'escalfa l’aparell fins l’ebullició. El mateix mecanisme a reacció provocat per la pressió que escapa per l’orifici, genera el moviment giratori del molinet.

Peça confeccionada a mà. Materials: llautó, fusta de noguera, soldadura d'estany i vidre. Dimensions: h=29cm. Disseny: Marc Boada, 2005

Tots els cossos poden presentar tres classes d'equilibri: indiferent, inestable i estable. L'objecte que presentem és una demostració de l'equilibri estable. Degut a que el centre de gravetat del conjunt es troba sempre per sota del punt de suport, gràcies als dos contrapesos.

Aquesta peça és una reproducció fidel de l'Equilibrista de Vori del Gabinet del cèlebre físic César-Alexandre Charles (1746-1823), que avui es troba al Museu de les Arts i les Mesures de París.

Peça confeccionada a mà. Materials: coure, llautó i resina de poliuretà. Dimensions: h=28cm

Encara que dona la impressió que el conus llisca cap amunt, i que aparentment es produeix una excepció de la llei de la gravitació universal, aquest aparell és una paradoxa. L’efecte es produeix degut a la geometria del muntatge, per que certament el centre de gravetat sí descendeix, com qualsevol objecte que es deixa caure. Aquest instrument es troba a gran escala a molts museus i centres de ciència.

Peça confeccionada a mà.
Materials: llautó i fusta de noguera,
Dimensions: h=29cm.
Disseny: Marc Boada, 2005

En el cas d’aquesta paradoxa dinàmica doble, el conus oscil·la de un lloc a l’altre fins aturar-se amunt de tot!.

Peça confeccionada a mà.
Materials: llautó i fusta de noguera,
Dimensions: h=12 cm.
Disseny: Marc Boada, 2005

 

 

El giroscopi el va inventar Leon Focault el 1852 i amb ell va demostrar el gir de la Terra (o rotació). Actualment s'utilitzen, entre altres coses, per a l'estabilització de vaixells o en els pilots automàtics dels avions.

 

Peces confeccionades a mà.
Materials: alumini, llautó i fusta de bubinga.
Dimensions: h=25cm.
Disseny: Marc Boada, 1992

 

 

 

Tot cos sotmès a rotació té dues qualitats: una d'elles és la seva inèrcia en el gir, i l'altra, la inèrcia en mantenir sempre l'orientació en l'espai, és a dir, el moment angular. Tots els moviments peculiars del giroscopi són produïts per aquest efecte.

Peces confeccionades a mà.
Materials: alumini, llautó i fusta de bubinga.
Dimensions: h=10cm.
Disseny: Marc Boada, 1992.

És un dels escassos exemples per visualitzar el treball mecànic que produeix una diferència de potencial químic sense que es produeixi cap reacció química.

L'ocell consta de dues esferes de vidre connectades per un tub del mateix material que s'introdueix en l'esfera inferior. En l'interior de l'ocell no hi ha aire, només conté un líquid altament volàtil, normalment clorur de metilè (CH2Cl2), amb un punt d'ebullició proper a la temperatura ambient. Aquest líquid intern es troba en equilibri tèrmic amb el seu vapor.

El bec de l'ocell està cobert d'un material porós que una vegada s'introdueix en l'aigua continguda al vas, fa que l'ocell no deixi mai de beure d'ella. Quin fenomen origina aquest moviment d'oscil·lació?

Ref. J. Güémez, R. Valiente, C. Fiolhais, and M. Fiolhais, ‘‘Experiments with a sunbird,’’ Am. J. Phys. 71, 1257–1263 (2003).

La llum és energia, i en aquest radiòmetre, inventat per William Crookes (1832-1919), l’energia lumínica es transforma en moviment mecànic. El radiòmetre de Crookes consta de quatre làmines lleugeres, ennegrides en un costat i platejades per l'altre, col·locades en un piu comú de manera que poden girar lliurement. El recipient de vidre que les conté s'evacua fins una pressió d’ aproximadament 10 mm de mercuri. A aquesta pressió existeixen encara moltes molècules de gas que interactuen amb les plaques. Quan s'apropa una font de llum al radiòmetre, les aspes comencen a girar; si hi ha molta llum les aspes giren ràpidament, i si en hi ha poca giren a poc a poc.

Si fem rotar un objecte, resulta una magnitud a priori poc evident que és el moment d'inèrcia. El moment d'inèrcia és un vector perpendicular a l'eix de rotació, que en el cas d'un cilindre equival en meitat de la seva massa pel quadrat del seu radi. Com tota magnitud vectorial, aquesta té tendència a mantenir-se constant en mòdul, sentit i direcció llevat que apliquem una força que l'alteri, com per exemple, la fricció, però també un canvi en l'angle de posició de l'objecte. Així, veiem que si intentem inclinar un volant en rotació, aquest ofereix resistència.
Un volant d'inèrcia no és més que un cilindre prim que pivota sobre un eix perfectament vertical i perpendicular al pla de rotació, i ben lubrificat amb la finalitat d'evitar al màxim la pèrdua de moment d'inèrcia per fricció. Així, d'aquesta manera, donant un impuls suficient, el volant es manté en rotació durant una llarga estona.
Aquesta propietat s'utilitza en màquines cícliques, com per exemple, el motor d'explosió d'un cotxe a fi de reduir les variacions de velocitat quan hi ha canvis en el parell motor o el parell de càrrega dins el cicle. Tenen encara una altra propietat més lúdica i és la d'acumular inèrcia en aquells petits cotxes de joguina que es "carreguen" fregant les rodetes contra el terra.

Peça confeccionada a mà.
Materials: coure i llautó.
Dimensions: h=17cm.

Boles iguals que pengen d'un bastidor i estan en contacte a la mateixa alçada i perfectament en línia. Això fa que el xoc entre elles sigui frontal. A més, com són d'acer, podem suposar que és també un xoc elàstic, sense pèrdua d'energia. Què passa si separem una de les boles i la deixem caure sobre les altres? Doncs que totes les boles queden en repòs menys l'última que surt a la mateixa velocitat que ha arribat la primera (en realitat una mica menor). I si llancem dues boles, sortiran disparades les dues de l'altre costat. I el mateix si deixem caure tres o quatre boles.
A través d'aquest dispositiu es demostra la llei de conservació de l'energia que va descriure Isaac Newton.

Peça confeccionada a mà.
Materials: fusta, fil de niló, acer inoxidable i llautó.
Dimensions: h= 40 cm d'alçada
Disseny: Isaac Newton

August Ferdinand Möbius (1790-1868) va néixer en Scgulpforta, Alemania. Va ser deixeble de Gauss i va exercir com astrònom i matemàtic en la Universitat de Leipzig. Va ser un dels pioners de la topologia, ària en que va investigar les superfícies d’una sola cara, com las seva famosa cinta, descoberta en 1858.

La cinta de Moebius és una superfície tan senzilla com sorprenent. Si agafem una cinta de vèrtex ABCD i unim A amb D i C amb B donant-li mitja volta obtenim una superfície que contra tota aparença té una sola cara, una sola vora i no és orientable. Si partim d’un punt de superfície i comencem a colorar-la, acabarem pintant tota la cinta sense haver excedir la vora. Llavors, només te una cara. I el més sorprenent: si considerem un vector “n” perpendicular al pla de la cinta per la seva línia central, arribant a convertir-se en “-n” al arribar al mateix punt.

La cinta de Moebius té aplicacions pràctiques; podem aconseguir una cinta transportadora de desgast uniforme i per tant amb més durabilitat, o bé una cinta abrasiva més eficient.

Peça confeccionada a mà.
Materials: coure, llautó i fusta
Dimensions: h=26 cm

A l’iniciar la guerra civil en Espanya, en 1936, un jove republicà català va haver d’ emigrar a França on va ser acollit en un camp de refugiats. Amb l’ objectiu de rebre un millor tracte decideix allistar-se com a mecànic de taller, sense tenir cap experiència prèvia. Allà descobreix un nou món de precisió. Finalitza la guerra i poc a poc els refugiats tornen a casa, y ell torna amb un objecte de record: un meravellós buscacentres d’acer inoxidable (material que llavors era molt estrany i també molt car).

La peça va arribar a mans del seu net Jaume Aguado, el torner de Pèndulum, que la va incorporar al taller de Pèndulum, on l' utilitzem per a trobar el centre dels cilindres amb tota facilitat. Ara hem decidit fer la rèplica que tens a les teves mans i que esperem que t’acompanyi molt de temps.

Peça confeccionada a mà.
Materials: alumini i llautó.
Dimensions: h=26 cm

L’hèlix enigmàtica presenta un comportament original: mostra l’extraordinària particularitat de girar únicament en un sentit.Facin una prova: impulsin-la per un extrem en sentit contrari a les agulles del rellotge i... què ha passat ? Encara que l’hèlix dona una o dues voltes, acaba oscil·lant i invertint el sentit del gir. Repeteixin l’experiment però impulsin-la en sentit contrari (en el mateix sentit de les agulles del rellotge) i comprovaran que gira normalment fins que s’esgota l’impuls inicial.

Aquesta hèlix és una rèplica exacte obtinguda mitjançant un remotlle d’una que circulava entre el físics que treballaven en l’accelerador de partícules del CERN en Ginebra durant els anys 80 del segle passat. L’original era de plom i es deformava fàcilment. Aquest s’ha perfeccionat realitzant en peltre (una aliatge de zinc, estany i plom, bastant més dur que el plom pur).

La base és d’àgata, una roca duríssima que facilita el gir de l’hèlix amb una fricció mínima.

Una superfície plana amb un extrem elevat a certa alçada, forma un pla inclinat o rampa. Aquesta màquina simple permet pujar o baixar objectes fent-los lliscar a través d’ella, per tal de reduir l’esforç que implica aixecar un objecte en vertical. Com menor sigui la pendent del pla inclinat, més fàcil serà fer-lo lliscar.

Per aquesta mateixa raó, els camins en les zones muntanyoses estan formats per corbes que tenen certa inclinació, el que permet pujar amunt sense esforçar molt els motors dels vehicles, o els muscles de les nostres cames.

Peça confeccionada a mà.
Materials: llautó i fusta de noguera.
Dimensions: h=30.5cm.

El funcionament de la politja es basa en la palanca, i permet canviar la direcció o el sentit d’una força. Si la politja és simple, la força que ha de fer per aixecar un pes és igual a aquest. Si, del contrari, es tracta d’un polipast o sistema de politges, la força que s'ha de realitzar és molt menor.

Arquímedes va aconseguir moure un vaixell carregat de passatgers i mercaderies mitjançant un sistema de politges, a instàncies del rei Heró de Siracusa.

Peça confeccionada a mà.
Materials: llautó i fusta de noguera.
Dimensions: h=32.5cm

El torn consta d’un cilindre al que es troba adossada perpendicularment a una roda. Al voltant de l’eix del cilindre hi ha una corda enrotllada amb un pes. Aquesta força fa que la corda es cargoli en el cilindre i que el pes pugi.

El torn és una aplicació de la palanca i per tant permet amplificar la força.

Peça confeccionada a mà.
Materials: llautó i fusta de noguera.
Dimensions: h=36cm

Aquesta màquina no és més que un prisma triangular que s’introdueix per una de les seves arestes entres dos obstacles, a fi de produir lateralment dos esforços que tendeixen a separar-los. Aquest esforç es descompondrà en dos: un perpendicular –el qual serà l’efecte útil-, i l’altre paral·lel –que només servirà per a fer lliscar el martell-.

Aquest comportament és el que explica el com i el per què les destrals presenten un tall agut.

Peça confeccionada a mà.
Materials: llautó i fusta de noguera.
Dimensions: h = 31.5cm