EXPERIENCIAS DE CINEMÁTICA EN EL LABORATORIO

FOTOGRAFÍA ESTROBOSCÓPICA

(Arroyo J.L. 1991)

Medir el tiempo que tarda en pasar un móvil por dos puntos, uno inicial y otro final, es una tarea muy difícil que depende mucho de los reflejos del experimentador. Existe un riesgo evidente de no echar a andar el cronómetro en el momento justo en que el móvil pasa por el punto inicial, así como de no pararlo en el momento exacto en que llega al punto final. Hemos comprobado en las prácticas de laboratorio que los valores de tiempo que dan los alumnos para un mismo espacio recorrido son las mayoría de las veces muy diferentes. Se hace pues necesario, que realicen muchas medidas para que puedan tener unos resultados aceptables, pero claro, el factor tiempo de clase limita esto. Además se puede hacer aburrido tener que cronometrar 20 veces el mismo suceso.

Dados estos inconvenientes, la toma de fotografías con un sistema de iluminación intermitente (o estroboscópico) que registre la trayectoria del móvil, nos parece una solución ideal. Debemos disponer de una cámara fotográfica que permita mantener el obturador (sistema de cortinillas metálicas situado entre la lente de la cámara y la película) abierto el tiempo que dure el movimiento a observar. En una foto normal el obturador está abierto 1/125 s y si se hace con flash el tiempo de exposición es de 1/60 s. Nuestra cámara debe permitir que el tiempo de exposición sea el que queramos. Para ello debe disponer de una escala graduada que controle el tiempo en que está abierto el obturador. Existe una posición en esta escala que normalmente viene señalada por la letra B y que permite que el obturador esté abierto mientras el fotógrafo mantiene pulsado el disparador.

Lógicamente, necesitaremos un trípode para sujetar la cámara y un disparador de cable que eviten movimientos en el momento de captar la imagen que saldría entonces borrosa. Todo ello se hará en una habitación oscura por dos razones; la primera y más evidente es porque la iluminación debe ser intermitente para captar el objeto que se mueve sólo a intervalos regulares de tiempo ya que de no ser así dejarla una huella continua. La segunda es por la sensibilidad de la película fotográfica que se velaría por un exceso de luz al estarse impresionando durante dos o tres segundos.

Para la realización de estas experiencias hemos usado el estroboscopio del equipo de «Cubeta de Ondas» de Enosa que está disponible en casi todos los institutos. Consiste en una caja con una bombilla dentro y alineado con ella un agujero en la tapa. Entre ambos existe una chapa metálica circular con una abertura que gira a velocidad constante (que se puede regular) y permite pasar la luz al exterior cuando coinciden los dos agujeros y la bombilla. El movimiento es lo suficiente uniforme para que los destellos luminosos se produzcan con regularidad. Si no se dispusiera de esta fuente de luz se puede usar un proyector de diapositivas con una cartulina delante que tenga un agujero y que se mueva con algún motor girando a una velocidad constante. O bien una lámpara estroboscópica como las que se emplean en las discotecas. Hemos probado una de ellas y no sirvió porque su frecuencia de iluminación era como máximo de 14 Hertzios, o sea daba 14 destellos luminosos por segundo.

Se realiza la experiencia en una habitación cerrada que posea paredes oscuras y se sitúa el objeto a fotografiar sobre un fondo oscuro que no refleje la luz.

El móvil a fotografiar debe ser brillante y a ser posible esférico para que refleje la luz en un único punto de su superficie. Se dispone el estroboscopio a una distancia adecuada del móvil para que ilumine toda la trayectoria del movimiento y no sea muy elevada para que la iluminación no sea pobre.

La cámara fotográfica se sitúa detrás de la fuente luminosa y se procura usar un zoom adecuado que abarque la zona por donde pasará el objeto.

Se apaga la luz, se enciende el estroboscopio y se aprieta el disparador de cable mientras dure el movimiento que queremos fotografiar.

El resultado será una imagen con fondo oscuro donde aparecen puntos luminosos por donde ha pasado el móvil.

Por último se escanea en el ordenador las fotos o los negativos para poder imprimir posteriormente el resultado. Para ahorrar tinta y no ensuciar la fotocopiadora lo que se entrega al alumno es la imagen negativa del movimiento, que presentará fondo blanco y puntos negros por donde pasa el móvil.

Para determinar el intervalo de tiempo que transcurre entre cada uno de los destellos luminosos del estroboscopio existen varios métodos. El más simple (pero aproximado) consiste en fotografiar un movimiento poniendo un tiempo de exposición en la cámara de un segundo. Se cuenta el número de veces que se observa el móvil y restando una unidad tendremos el número de intervalos que existen entre cada dos destellos luminosos. Por ejemplo si observamos tres puntos por donde pasa el móvil, es que hay dos intervalos de tiempo en total, uno entre el primer y el segundo punto y otro entre el segundo y tercer punto.