Araña de seis patas articuladas

Qué va a aprender

• Que un peso descentrado que gira (excéntrica) hace vibrar todo lo que está unido a él.
• Cómo las patas inclinadas convierten la vibración en avance: cada sacudida empuja en la dirección en la que «apuntan» las patas.
• Qué es una articulación de un grado de libertad (cadera y rodilla giran en un solo plano).
• Un circuito simple con pila, interruptor y motor, y qué pasa al invertir la polaridad (el motor gira al revés y la araña gira hacia el otro lado).

Prepara antes

• Imprime las plantillas al 100 % y comprueba que el fémur C mide 50 mm.
• Prueba el motor antes de nada: une sus cables a los del portapilas, enciende y comprueba que vibra con fuerza.
• Precorta las 12 tiras de las patas (15 mm de ancho) con cúter y regla si los niños son pequeños: deben salir exactamente iguales.
• Guarda la pila de botón en su blíster hasta el último paso y fuera del alcance de los menores de 6 años.
• Ten una superficie lisa y dura para las pruebas (mesa, suelo de baldosa): en alfombra no avanza.

Materiales y herramientas

• Cartón corrugado — 1 trozo de 20 × 20 cm
  simple, 3 mm, liso
• Encuadernadores (broches mariposa) — 12 + 2 de repuesto
  patitas de 15–20 mm, cabeza Ø 6–8 mm
• Motor vibrador 3 V — 1 comprar
  cilíndrico Ø 6–7 × 12–15 mm con contrapeso excéntrico de latón y cables soldados (tipo móvil), 1,5–3 V, 60–80 mA
• Pila de botón CR2032 — 1 comprar
  litio 3 V, nueva
• Portapilas CR2032 con interruptor — 1 comprar
  con cables rojo y negro de 10–15 cm (≈ 30 × 25 mm)
• Alambre fino o cable — 20 cm
  cable fino pelado 1 cm en cada punta, para alargar si los cables no llegan
• Cinta adhesiva y cinta aislante — 1 rollo de cada
  aislante para cubrir los empalmes
• Barritas de silicona — 1–2
  para pistola de silicona caliente
• Ojos móviles — 2
  adhesivos, Ø 8–10 mm

Herramientas

• Cúter, regla metálica y base de corte — cortar las tiras de las patas adulto
• Tijeras — recortar cuerpo y caderas
• Punzón o palito de brocheta — agujeros de 2 mm para los encuadernadores adulto
• Pistola de silicona caliente — pegar caderas, motor y portapilas adulto
• Bolígrafo sin tinta — marcar los pliegues de las caderas

Piezas y plantillas

• A · Cuerpo (hexágono) ×1 — cartón corrugado 3 mm
• B · Cadera (soporte en L) ×6 — cartón corrugado 3 mm
• C · Fémur ×6 — cartón corrugado 3 mm
• D · Tibia ×6 — cartón corrugado 3 mm

Paso a paso

1. Prueba el motor adulto

   Retuerce el cable rojo del motor con el rojo del portapilas y el negro con el negro (3 vueltas de cobre). Pon la pila CR2032 con el + hacia arriba y enciende: el motor debe zumbar y vibrar en la mano. Apaga.

   Comprueba: Si no vibra, revisa los empalmes y que la pila es nueva antes de seguir.

2. Recorta el cuerpo y las caderas

   Pega las plantillas sobre el cartón y recorta el hexágono A (60 mm de punta a punta) y las 6 caderas B (20 × 28 mm). Repite las 6 líneas radiales del cuerpo por la cara de abajo.

3. Recorta las patas adulto

   Corta 6 fémures C de 15 × 50 mm y 6 tibias D de 15 × 55 mm con punta en V, todas con las ondas del cartón a lo largo. Apílalas: deben ser idénticas.

   Comprueba: Las 6 tibias apiladas coinciden al milímetro.

4. Haz los agujeros adulto

   Perfora los agujeros marcados (2 por fémur, 1 por tibia, 1 por cadera) con la punta de una brocheta: deben quedar de unos 2 mm, más pequeños que el broche, para que la articulación quede dura.

5. Pega las caderas bajo el cuerpo adulto

   Dobla cada cadera B por su pliegue a 90°. Pega la parte corta (20 × 10 mm) bajo el cuerpo sobre cada línea radial, con el agujero hacia fuera; la parte larga cuelga vertical. Cerca del vértice la solapa sobresale un poco del borde del hexágono: recorta a ras esa esquina para que pegue entera.

   Comprueba: Mirando el cuerpo desde abajo, las 6 caderas forman una estrella, como los radios de una rueda.

6. Monta las rodillas

   Une cada fémur con su tibia con un encuadernador por el agujero de la rodilla: el fémur por fuera, la tibia por dentro. Abre las patitas del broche y aplástalas con fuerza contra el cartón.

   Comprueba: La tibia gira solo si la empujas con el dedo y se queda en la posición en la que la dejas.

7. Monta las caderas

   Une el otro agujero de cada fémur a una cadera con un encuadernador, con el fémur por fuera de la cadera. Aprieta las patitas igual que en las rodillas.

8. Posa las patas

   Gira cada fémur hasta que quede casi horizontal, subiendo solo un poco hacia fuera (unos 10°: si lo subes más, su borde choca con el cuerpo). Gira cada tibia hasta que baje casi vertical hasta la mesa. Ajusta las 6 hasta que el cuerpo quede horizontal a unos 5 cm de la mesa.

   Comprueba: La araña se sostiene sola y no cojea al empujarla suavemente desde arriba.

9. Pega el portapilas adulto

   Pega el portapilas con su interruptor en el centro de la cara de arriba del cuerpo con una gota de silicona o cinta de doble cara, con el interruptor hacia un lado para poder accionarlo.

10. Pega el motor adulto

    Pega el motor sobre la mitad trasera del cuerpo, en el centro y a lo largo, con el eje mirando hacia atrás. Usa silicona solo en el cuerpo del motor (no en el contrapeso). El contrapeso debe sobresalir 5 mm del borde trasero para girar sin tocar nada.

    Comprueba: Gira el contrapeso con el dedo: da vueltas libre, sin rozar cables ni cartón.

11. Recoge los cables

    Si los cables del motor no llegan al portapilas, alárgalos con alambre fino retorciendo el cobre y cubriendo cada empalme con cinta aislante. Sujeta los cables sobrantes al cuerpo con cinta para que no cuelguen hasta las patas.

12. Pon los ojos

    Pega los dos ojos móviles en el borde delantero del cuerpo (el lado marcado DELANTE), separados 15 mm.

13. Enciende y ajusta

    Pon la araña en una mesa lisa y enciende. Si gira en círculo, inclina 10° más hacia atrás la tibia delantera y la trasera de un lado o intercambia los dos cables del motor (cambia el sentido de giro). Si no avanza, inclina unos 15° hacia atrás las 4 tibias delanteras y traseras (las del par medio giran hacia los lados: déjalas verticales); la araña va hacia donde «apuntan» las rodillas.

    Truco: Haz los cambios de uno en uno y prueba 10 segundos cada vez.

¿Funciona? La prueba

Sobre una mesa lisa, marca una salida y una meta a 50 cm. Enciende y cronometra. Repite tras ajustar las patas.

Qué debe pasar: La araña vibra con un zumbido y avanza a saltitos a unos 1–3 cm/s, recorriendo 50 cm en 20–50 s, con algo de desviación. Con una pila nueva funciona de forma continua unos 30–60 minutos.

Si algo falla

• El motor no vibra — Pila gastada o al revés, empalme suelto o interruptor apagado. Solución: Comprueba el + de la pila hacia arriba, rehace los empalmes y prueba el motor suelto.
• Vibra pero no se mueve — Patas demasiado verticales o simétricas, o la araña pesa mucho para el motor. Solución: Inclina unos 15° hacia atrás las tibias delanteras y traseras (las del par medio solo pueden girar hacia los lados: déjalas verticales). Quita adornos pesados; la araña debe pesar menos de 30 g.
• Gira siempre en círculo — Las patas de un lado están más inclinadas o el motor está descentrado. Solución: Iguala las patas o compénsalo inclinando las del lado contrario. Intercambiar los cables del motor invierte el sentido del giro.
• Las patas se doblan y la araña se tumba — Broches flojos o agujeros grandes. Solución: Aprieta las patitas del broche, añade una arandela de cartón o pon un punto de cola en la articulación una vez posada la pata.
• Hace ruido de roce y se para — El contrapeso toca el cartón o un cable. Solución: Despega el motor y vuelve a pegarlo con el contrapeso sobresaliendo 5 mm del borde.
• Funciona unos minutos y se debilita — La pila de botón no aguanta bien corrientes altas y se «cansa». Solución: Apaga 1–2 minutos y se recupera en parte; usa una pila nueva o dos LR44 en serie.

Seguridad

• Pila de botón: PELIGRO GRAVE si se traga (quemaduras internas en menos de 2 horas). Guárdala fuera del alcance de los menores de 6 años, pon y quita la pila un adulto y desecha las gastadas en un punto de reciclaje de pilas. Si sospechas que un niño ha tragado una, ve a urgencias de inmediato.
• Encuadernadores, ojos móviles y motor son piezas pequeñas: no aptas para menores de 3 años.
• El cúter y el punzón los usa un adulto, con base de corte y regla metálica.
• La silicona caliente quema: el adulto aplica, el niño indica dónde.
• No toques el contrapeso del motor mientras gira y recoge el pelo largo.

La ciencia detrás

Para los niños

Dentro del motor hay un eje que gira muy rápido, y en la punta lleva una pesa pegada solo por un lado, como una peonza mal hecha. Al girar, la pesa tira del motor hacia un lado y hacia el otro muchísimas veces por segundo, y toda la araña tiembla. Como sus patas están inclinadas, cada temblor la hace dar un saltito muy pequeño hacia donde apuntan las patas, igual que si saltas a la pata coja inclinado. ¡Cientos de saltitos por segundo hacen que la araña camine!

Para el adulto

El motor vibrador lleva una masa excéntrica (m ≈ 0,2–0,5 g a ≈ 1–2 mm del eje) que gira a 8000–12 000 rpm (≈ 150–200 Hz). La fuerza centrífuga F = m·ω²·r gira con ella (≈ 0,2–0,5 N, varias veces el peso de la araña de ≈ 25 g ≈ 0,25 N), de modo que en cada vuelta la araña se descarga o despega brevemente del suelo. Cuando las patas están inclinadas, la reacción del suelo en cada contacto tiene una componente horizontal y el rozamiento es asimétrico: la pata «se clava» al empujar en un sentido y desliza en el otro (el mismo principio de los bristlebots). El resultado neto es un avance en la dirección hacia la que se inclinan las patas, más una componente de giro que depende del sentido de rotación del motor (el par de reacción y la fase de la fuerza respecto a cada pata), por eso invertir la polaridad cambia el giro. Eléctricamente es un circuito serie: pila CR2032 (3 V nominal, resistencia interna ≈ 10–20 Ω) → interruptor → motor (≈ 30–40 Ω, 60–80 mA). La caída en la resistencia interna deja ≈ 2–2,5 V en el motor, suficiente para un vibrador de 3 V; un motor 130 (≈ 2–3 Ω) pediría corrientes que la pila no puede dar. Las articulaciones son pares de rotación de un grado de libertad con rozamiento suficiente para mantener la postura (como un trípode de cámara): el par que ejerce el peso en la cadera, ≈ 0,04 N × 30 mm ≈ 1 mN·m, lo resiste el rozamiento de un broche apretado.

• excéntrica: pesa que gira descentrada y hace vibrar el motor.
• vibración: movimiento de ida y vuelta muy rápido.
• articulación: unión que deja girar dos piezas, como tu rodilla.
• polaridad: cuál es el polo + y cuál el −; si la cambias, el motor gira al revés.
• circuito: camino cerrado por el que circula la electricidad.

Por edades

• 5–7 años: No recomendado para hacer solos por la pila de botón y las piezas pequeñas. El adulto monta la araña y el niño posa las patas, pone los ojos y la decora.
• 8–10 años: El adulto perfora, pega con silicona y gestiona la pila; el niño corta, monta las articulaciones y ajusta las patas.
• 11–12 años: Montaje completo con supervisión. Reto: medir la velocidad con distintos ángulos y hacer una gráfica, o diseñar patas de 3 segmentos.

En grupo o en clase

Parejas, una araña por pareja (≈ 3 € en motor, pila y portapilas). Antes: precortar tiras de patas, probar todos los motores y guardar las pilas en un sobre que controla el docente. Sesión de 90 min: 10 min demostración de la excéntrica (motor suelto en la mano), 55 min montaje, 25 min ajustes y carrera en una pista de cartón de 1 m con bordes. Ten 2 motores y 2 pilas de repuesto.

Retos

• Haz que la araña recorra en línea recta una pista de 1 m sin tocar los bordes.
• Añade un parachoques de cartón delante para que rebote en las paredes y siga caminando.
• Diseña un insecto distinto (escarabajo, ciempiés) con el mismo motor.
• Pon dos motores, uno a cada lado, con interruptores separados para poder girar a voluntad.

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• Mano mecánica con tendones
• Robot que baila vibrando
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