Una peonza de madera maciza que se hace girar frotando su largo vástago entre las palmas: la más sencilla para entender el giro.


Dos peonzas de madera maciza y homogénea, torneadas, con un vástago muy largo y fino. No llevan cuerda: se hacen girar frotando el vástago entre las palmas de las manos, con la punta hacia abajo, y se sueltan sobre la mesa.
Son seguramente las peonzas más sencillas de describir: un cuerpo de revolución que gira alrededor de su eje de simetría.
Apoyada en su punta y quieta, la peonza está en equilibrio inestable: el peso y la fuerza de la mesa se anulan, pero la menor perturbación hace que caiga y que su centro de gravedad baje (Güémez, 2007).
Al frotar el vástago, cada palma lo empuja en un sentido. Las dos fuerzas son iguales y opuestas, así que su suma es cero y el centro de masas no se mueve. Pero sus momentos se suman: forman un par de fuerzas que hace girar la peonza cada vez más deprisa (Güémez, 2007).
Cuando se suelta, ya nada la frena salvo el rozamiento con la mesa y con el aire: por la ley de la inercia, sigue girando (Güémez, 2007).

Como el vástago es muy fino, cada centímetro que se mueven las palmas se convierte en muchas vueltas. Con un vástago de 2,5 mm de radio y las palmas moviéndose a medio metro por segundo, la peonza puede girar a unas 32 vueltas por segundo.
Si se intentara hacerla girar por el borde del disco, con la misma velocidad de las manos, apenas daría 3 vueltas por segundo: demasiado poco, como se verá, para que se mantenga en pie. Además, el vástago largo deja sitio para las dos palmas.
Si la peonza que gira se inclina un poco, el peso intenta tumbarla. Pero, en lugar de caer, su eje empieza a girar despacio alrededor de la vertical: es la precesión (Güémez, 2007).
El momento del peso es perpendicular al momento angular de la peonza: cambia su dirección, no su tamaño, y el eje se desplaza de lado en vez de caer.

Las dos palmas ejercen sobre el vástago, de radio $r$, dos fuerzas de rozamiento iguales y opuestas, $F$ y $-F$. Su resultante es nula, de modo que la aceleración del centro de masas es cero, y su momento respecto del eje es
donde $I$ es el momento de inercia respecto del eje y $\alpha$ la aceleración angular (Güémez, 2007). Mientras actúa el par durante un tiempo $t$, la velocidad angular crece hasta $\omega = \alpha t$.
Si el vástago rueda sin deslizar entre las palmas, que se mueven en sentidos opuestos con velocidad $v$, la velocidad angular es $\omega = v/r$. Con una peonza modelo (disco macizo de $R = 3\ \mathrm{cm}$ y $1{,}5\ \mathrm{cm}$ de espesor, madera de $650\ \mathrm{kg/m^3}$):
Caso límite: haciéndola girar por el borde ($r = R$), con las mismas manos, $\omega = v/R \approx 17\ \mathrm{rad/s}$.
Si el centro de masas está a una distancia $d$ de la punta, la velocidad angular de precesión es (Güémez, 2007)
válida cuando $\Omega$ es mucho menor que $\omega$. Con $d = 1\ \mathrm{cm}$ y $\omega = 200\ \mathrm{rad/s}$ sale $\Omega \approx 1{,}1\ \mathrm{rad/s}$: el eje da una vuelta en unos 6 s. Al frenarse la peonza, $\omega$ disminuye y la precesión se acelera.
Una peonza girando en vertical solo es estable si gira lo bastante deprisa:
donde $I_\perp$ es el momento de inercia respecto de un eje horizontal que pasa por la punta. Para la peonza modelo, $\omega_{\min} \approx 25\ \mathrm{rad/s}$, unas 4 vueltas por segundo. Por eso no basta con hacerla girar por el borde, y por eso, cuando el rozamiento la frena por debajo de ese valor, se tambalea y cae.
