Cañón de anillos de aire

Qué va a aprender

• Que el aire es materia: tiene masa, se puede empujar y puede derribar cosas a distancia.
• Qué es un anillo de vórtice: el aire que sale por el borde del agujero se frena, se enrolla y forma una rosquilla giratoria que viaja mucho más lejos que un soplido.
• Que el tamaño del agujero respecto a la caja importa: con un agujero de 1/3 del lado de la caja salen los mejores anillos.
• A hacer visible lo invisible con humo, y a medir el alcance de forma justa.

Prepara antes

• Imprime la plantilla A (agujero de Ø 100 mm) y la B (adaptador de Ø 60 mm) al 100 % y comprueba la línea roja de 50 mm de la cabecera de cada hoja.
• Elige un pasillo o una sala con 4–5 m libres y sin corrientes (cierra ventanas).
• Si vas a usar incienso, quita o tapa temporalmente el detector de humos (y vuelve a ponerlo después) y prepara una ventana para ventilar al final.
• Prepara con cinta en el suelo marcas a 1, 2, 3, 4 y 5 m desde la línea de tiro.

Materiales y herramientas

• Caja de cartón mediana — 1
  de 25–40 cm de lado, a ser posible casi cúbica (p. ej., 30 × 30 × 30 cm), en buen estado y sin agujeros
• Bolsa de basura grande — 1
  de 50 × 60 cm o mayor, plástico fino (20–30 µm), sin agujeros
• Cinta americana o de embalar — 1 rollo
  5 cm de ancho, para sellar juntas y fijar la membrana
• Gomas elásticas grandes — 2
  de 15–20 cm de vuelta; hacen de muelle: devuelven la membrana a su sitio después de cada golpe
• Vasos de papel o de plástico fino — 6–10
  ligeros, de 2–4 g cada uno
• Varilla de incienso — 1 (opcional)
  para hacer visible el anillo; la enciende un adulto
• Folio y barra de pegamento — 1
  para la plantilla del agujero

Herramientas

• Cúter y base de corte — cortar el agujero y la cara de atrás adulto
• Compás o plantilla de Ø 100 mm — trazar el agujero bien redondo
• Tijeras — recortar la membrana y repasar el borde del agujero
• Cinta métrica de 5 m — medir el alcance
• Mechero (solo para el incienso) — encender el incienso adulto

Piezas y plantillas

• A · Plantilla del agujero principal ×1 — papel (plantilla para trazar)
• B · Adaptador de agujero pequeño ×1 — cartón fino (caja de cereales) o cartulina 300 g
• C · Cara delantera de la caja ×1 — cartón de la propia caja
• D · Membrana ×1 — plástico de bolsa de basura
• E · Tirador ×1 — cinta americana

Paso a paso

1. Cierra y sella la caja

   Cierra todas las solapas de la caja y pon cinta en todas las juntas y esquinas, también en las de la base (la cara que apoya en la mesa). Cualquier rendija deja escapar aire y debilita el anillo.

   Comprueba: Aprieta la caja con las dos manos cerca de la oreja: no debe oírse aire silbando por las juntas.

2. Marca el agujero

   En la cara delantera, traza las dos diagonales con regla para hallar el centro. Pon la plantilla A centrada y dibuja el círculo de 100 mm.

3. Corta el agujero adulto

   Un adulto corta el círculo con el cúter, con cortes cortos y siguiendo la línea. Repasa con tijeras cualquier pico o pelillo para que el borde quede liso y redondo.

   Comprueba: El borde no debe tener entrantes ni solapas de cartón: pasa el dedo y debe estar liso.

4. Abre la cara de atrás adulto

   En la cara de atrás (la opuesta al agujero), traza un cuadrado dejando un reborde de 20 mm por los 4 lados. Un adulto lo corta con cúter y lo retira. El reborde da rigidez y sirve de apoyo a la membrana.

5. Corta la membrana

   Abre la bolsa de basura cortando por los laterales y corta un cuadrado de 360 × 360 mm (D), sin arrugas ni agujeros.

6. Pega la membrana con holgura

   Pon la membrana sobre la cara de atrás abierta, centrada: tapa el reborde y sobran unos 2–3 cm por cada lado, que se doblan sobre las paredes laterales. Pega ese sobrante a las paredes con cinta americana por los 4 lados, dejando que el centro quede 2–3 cm flojo (que se pueda hundir con la mano). Sella todo el contorno sin huecos.

   Comprueba: Empuja el centro de la membrana con la palma: debe hundirse 2–3 cm y salir aire por el agujero (nota el soplo con la otra mano delante).

7. Pon el tirador

   Pega un cuadrado de cinta americana de 80 × 80 mm en el centro de la membrana y sobre él una tira de 150 mm doblada en asa (E). Pasa las 2 gomas elásticas por el asa, una hacia la izquierda y otra hacia la derecha, y pega sus extremos con cinta a las paredes laterales, a 2–3 cm del borde de atrás, un poco estiradas: la bolsa no vuelve sola a su sitio y las gomas la recolocan después de cada golpe.

   Comprueba: Hunde el centro con la mano y suelta: las gomas deben devolver la membrana a su sitio en menos de 1 segundo. Si no, tensa un poco más las gomas.

8. Prepara el blanco

   Monta una pirámide de 6 vasos de papel (3 abajo, 2 en medio y 1 arriba) sobre una mesa o una caja, a la altura del agujero y a 2 m de distancia.

9. Dispara

   Apoya la caja en una mesa apuntando al blanco. Da un golpe seco y corto con la palma en el centro de la membrana (o tira del asa 4–5 cm y suéltala de golpe). No dejes la mano apoyada. Antes del siguiente golpe espera a que las gomas devuelvan la membrana a su sitio.

   Comprueba: A 1 m, pon la mano delante: debes notar un «puf» de aire concentrado, no una corriente difusa.
   Truco: Golpea seco, como en un tambor. Un empujón lento saca aire pero no forma anillo.

10. Aleja el blanco

    Si los vasos caen, aléjalos 50 cm y repite. Busca la distancia máxima a la que aún caen: con una caja de 30 cm suele estar entre 3 y 5 m.

11. Hazlo visible (con un adulto) adulto

    Un adulto enciende una varilla de incienso y la mete por el agujero 30 segundos hasta llenar la caja de humo. Tapa el agujero con la mano, retírala y da golpes suaves: verás anillos de humo de unos 12 cm viajando.

    Truco: Con luz lateral (una linterna desde un lado) y fondo oscuro se ven mucho mejor. Ventila al terminar.

¿Funciona? La prueba

Pirámide de 6 vasos de papel a la altura del agujero. Dispara desde 1, 2, 3, 4 y 5 m, 3 golpes en cada distancia.

Qué debe pasar: Con caja de 30 cm y agujero de 10 cm, el anillo derriba la pirámide con seguridad a 2–3 m y a veces a 4–5 m. También apaga una vela a 1,5–2 m (adulto). Los anillos de humo se ven como rosquillas de 10–15 cm que viajan a unos 2–4 m/s.

Si algo falla

• No llega nada al blanco — Fugas de aire en las juntas o en el borde de la membrana. Solución: Sella de nuevo con cinta todas las esquinas y el contorno de la membrana; prueba apretando la caja junto a la oreja.
• Se nota aire cerca, pero a 2 m no hay nada — Golpe lento (empujón) o membrana demasiado tensa que mueve poco aire. Solución: Golpe seco y corto, o tira del asa y suelta. Si la membrana está muy tensa, despégala y vuelve a pegarla con 2–3 cm de holgura.
• El anillo se desvía o se deshace — Borde del agujero irregular o corrientes de aire en la sala. Solución: Repasa el borde para que quede liso y redondo; cierra puertas y ventanas y apaga ventiladores.
• Falla siempre de lado — Golpe descentrado o caja mal apuntada. Solución: Golpea en el centro de la membrana y apunta con un trozo de cinta pegado encima de la caja como «mira».
• La membrana se ha roto — Golpes con los dedos o uñas. Solución: Golpea con la palma plana sobre el refuerzo de cinta del centro; cambia la membrana si tiene agujero.
• No se ve el anillo con humo — Poco humo o luz de frente. Solución: Llena la caja 30–60 s, ilumina desde un lado y pon un fondo oscuro; golpea más suave para que salga más lento.
• Después del primer golpe la membrana se queda hundida y el siguiente disparo sale flojo — El plástico de la bolsa no tiene elasticidad: no vuelve solo a su sitio. Solución: Pon las 2 gomas del paso 7 un poco estiradas entre el asa y las paredes laterales; sin gomas, tira suave del asa hacia fuera antes de cada golpe.

Seguridad

• El cúter lo usa un adulto, sobre base de corte.
• El incienso lo enciende y manipula un adulto, lejos de cortinas y papeles; apágalo en un vaso con arena o agua. Ventila al terminar y no lo uses con personas asmáticas cerca.
• Si quitas o tapas el detector de humos, vuelve a ponerlo en cuanto acabes.
• Nunca apuntes a la cara de otra persona desde menos de 1 m: el golpe de aire es inofensivo, pero el humo irrita los ojos.
• Si haces el reto de la vela, la vela la vigila un adulto y está sobre un plato, lejos de la caja.

La ciencia detrás

Para los niños

Cuando golpeas la membrana, empujas de golpe el aire de dentro de la caja y sale disparado por el agujero. El aire del centro sale rápido, pero el que roza el borde del agujero se frena y da la vuelta, como una ola que rompe. Así se forma una rosquilla de aire que gira sobre sí misma y viaja muy lejos sin deshacerse, como un aro que rueda. No la ves, pero cuando llega a los vasos, ¡los tira! Con humo dentro de la caja, la rosquilla se hace visible.

Para el adulto

Al golpear la membrana se expulsa bruscamente un volumen de aire (≈ 2–3 L) por el orificio. En el borde del agujero, la capa de aire en contacto con el cartón se frena (capa límite) y se separa formando una lámina de vorticidad que se enrolla sobre sí misma: es un anillo de vórtice, una estructura toroidal en la que el aire gira alrededor de un eje circular. Esa rotación induce sobre el propio anillo una velocidad de avance, y el aire que arrastra viaja «empaquetado», mezclándose poco con el entorno, por lo que conserva su cantidad de movimiento a distancias de muchas veces su diámetro, a diferencia de un chorro, que se dispersa enseguida. Los anillos se forman mejor cuando la longitud del pistón de aire expulsado es unas 4 veces el diámetro del orificio («número de formación» ≈ 4): con D = 10 cm, ≈ 40 cm de columna, es decir, unos 3 L. Por eso un agujero de alrededor de 1/3 del lado de la caja y una membrana con holgura que desplace mucho volumen funcionan mejor que una membrana tensa. Un agujero menor da anillos más rápidos y estrechos pero con menos masa; uno mayor, anillos lentos que se deshacen antes. La viscosidad y la turbulencia van frenando el anillo, de modo que el alcance útil es de unos 30–50 diámetros.

• vórtice: aire o agua que gira alrededor de un eje, como un remolino.
• anillo de vórtice: remolino con forma de rosquilla que viaja sin deshacerse.
• membrana: lámina fina y flexible que empuja el aire al golpearla.
• impulso: empuje corto y fuerte que pone algo en movimiento.
• masa del aire: el aire pesa (1 litro ≈ 1,2 g) y por eso puede empujar cosas.

Por edades

• 5–7 años: El adulto corta el agujero y la cara de atrás. El niño sella con cinta, pega la membrana, monta la pirámide y dispara. Céntrate en «el aire empuja».
• 8–10 años: Hacen todo salvo el cúter y el incienso. Miden el alcance con la cinta métrica y comparan los dos agujeros.
• 11–12 años: Calculan el volumen de la caja y el aire expulsado (área de membrana × hundimiento ÷ 3), miden la velocidad del anillo con vídeo a cámara lenta y prueban varios diámetros de agujero.

En grupo o en clase

Equipos de 3–4 niños, una caja por equipo (6–8 cajas). Antes de la sesión: recoger cajas parecidas, cortar los agujeros y las caras de atrás e imprimir plantillas. Sesión de 60 min: 10 min demostración con humo (solo el adulto, una sola caja), 25 min de montaje, 25 min de «galería de tiro» en el patio o el gimnasio con pirámides a 1, 2, 3 y 4 m y una tabla de puntos por equipo.

Retos

• Derriba una pirámide de 10 vasos a 3 m de un solo disparo.
• Haz un cañón con un cubo de basura o una caja de 60 cm y agujero de 20 cm.
• Lanza dos anillos seguidos y consigue que el segundo alcance al primero.
• Apaga una vela a 2 m (con un adulto vigilando la llama).
• Diseña un blanco que gire como un molinillo al recibir el anillo.

Más proyectos gratis

• Barca que avanza con jabón
• Bolsa de agua atravesada sin gotear
• Buzo de botella
• Clip flotante sobre el agua
• Columna de cinco líquidos
• Depurador de agua por capas
• Espiral que gira con el calor
• Globo de agua a prueba de llama
• Pañuelo seco bajo el agua
• Pompas de jabón gigantes
• Remolino entre dos botellas
• Huevo que la botella se traga
• Nube dentro de un tarro

Ver todos los proyectos