Catapulta de palanca

Qué va a aprender

• Qué es una palanca, su punto de apoyo y cómo un brazo corto movido rápido hace que el brazo largo vaya aún más rápido.
• Que una goma estirada guarda energía (energía elástica) y la devuelve al soltarla.
• Que el ángulo de salida cambia la distancia: hay un ángulo con el que se llega más lejos.
• A medir distancias, repetir pruebas y comparar resultados con una tabla.

Prepara antes

• Imprime las plantillas al 100 % y comprueba con la regla la línea roja de 50 mm de la cabecera.
• Dobla un poco la cuchara con las manos: si cruje o blanquea, es de poliestireno y se puede romper; ten una de repuesto o un palito de helado para reforzarla.
• Prepara 5–6 bolitas de papel de aluminio apretadas, de unos 2 cm.
• Busca un pasillo o patio de al menos 3 m libre de objetos frágiles y marca la línea de tiro con cinta.

Materiales y herramientas

• Cartón corrugado — 1 lámina de 25 × 30 cm
  simple, 3–4 mm (caja de envíos)
• Cuchara de plástico — 1 (+1 de repuesto)
  de postre o normal, 12–17 cm; mejor de polipropileno (la que se dobla sin partirse)
• Goma elástica fina — 2
  de oficina, Ø 60–80 mm sin estirar, ≈ 1,5 mm de ancho
• Tapones de plástico — 2
  de botella de agua, Ø ≈ 30 mm, ≈ 12 mm de alto (topes para el ángulo)
• Cinta americana o de tela — ≈ 20 cm
  para la bisagra de la cuchara (aguanta mejor que la cinta transparente)
• Cola blanca o silicona — un poco
  para pegar las capas de la base y el caballete
• Papel de aluminio — 3 trozos de 15 × 15 cm
  para hacer bolitas de Ø 15–20 mm (≈ 1–2 g)
• Cinta de carrocero — 1 m
  para marcar en el suelo la línea de tiro y cada metro

Herramientas

• Regla y lápiz — marcar líneas de la base y pliegues
• Tijeras — cortar el caballete y las muescas
• Cúter y base de corte — cortar las bases rectas adulto
• Bolígrafo sin tinta — marcar los pliegues del caballete
• Cinta métrica — medir la distancia de cada lanzamiento

Piezas y plantillas

• A · Base con muescas para la goma ×2 — cartón corrugado 3–4 mm
• B · Caballete (punto de apoyo de 40 mm) ×1 — cartón corrugado 3–4 mm
• C · Blanco de puntuación ×1 — papel o cartulina
• D · Proyectiles ×5 — papel de aluminio

Paso a paso

1. Corta y pega la base adulto

   Corta las 2 piezas A de 100 × 200 mm con sus muescas en V a 44 mm de un extremo. Pégalas una sobre otra con las ondas cruzadas y pon un libro encima 10 minutos.

   Comprueba: La base no se dobla al sujetarla por una punta.

2. Marca las líneas

   Pega la plantilla encima o marca con regla: goma (muescas) a 44 mm del extremo del mango, arista del caballete a 80 mm y los bordes del caballete a 60 y 100 mm.

3. Dobla el caballete

   Marca los 3 pliegues de la pieza B con el bolígrafo sin tinta y la regla. Dobla el del centro hacia arriba (tejadillo) y las dos pestañas de 10 mm hacia fuera.

   Comprueba: El tejadillo mide 40 mm de alto y su base 40 mm de ancho.

4. Pega el caballete

   Pega las pestañas del caballete sobre la base, con la arista justo encima de la línea de 80 mm y paralela a ella. Sujeta 5 minutos mientras seca (o usa silicona).

   Comprueba: Mirando de lado, la arista queda horizontal y centrada en el ancho de la base.

5. Coloca la cuchara

   Apoya la cuchara sobre la arista, con el cazo hacia el extremo largo de la base y la boca del cazo hacia arriba. Desliza la cuchara hasta dejar 57 mm de mango por detrás de la arista, medidos a lo largo de la cuchara.

   Truco: Si tu cuchara es corta (12 cm), deja también 5–6 cm de mango por detrás de la arista.

6. Haz la bisagra

   Pega una tira de cinta americana de 6 cm (el largo de la arista) cruzada sobre la cuchara, justo encima de la arista, con los extremos pegados a la arista a cada lado. La cuchara debe poder balancearse pero no resbalar hacia delante ni hacia atrás.

   Comprueba: Al mover el cazo arriba y abajo la cuchara gira sobre la arista sin desplazarse.

7. Pon la goma

   Pasa la goma fina alrededor de la base por las dos muescas en V, de forma que cruce por ENCIMA del mango, a unos 5 mm de su punta. La goma tira del mango contra la base y deja el cazo levantado unos 45°.

   Comprueba: En reposo la punta del mango toca la base y el cazo queda a 8–12 cm de altura según el largo de la cuchara (≈ 12 cm con una de 16–17 cm; ≈ 8–10 cm con una de 12–15 cm).

8. Prueba en vacío adulto

   Sin bolita, baja el cazo con un dedo hasta que toque la base y suéltalo. Debe volver de golpe a su posición, con un «clac». Repite 3 veces comprobando que la cuchara no se tuerce.

   Comprueba: Si la cuchara se dobla mucho o cruje, la goma es demasiado fuerte: usa una más fina o refuerza el mango con un palito de helado pegado debajo.

9. Prepara el campo de tiro

   Coloca la catapulta en el suelo con el MANGO apuntando hacia el blanco C, a 1,5 m. Marca con cinta la línea de la base y cada 50 cm hacia el blanco. Ponte de lado, nunca detrás del mango.

10. Carga y dispara

    Pon una bolita de aluminio en el cazo. Sujeta la base con una mano, baja el cazo con un dedo de la otra hasta la base y suelta deslizando el dedo hacia un lado. La bolita sale por encima del mango.

    Comprueba: La bolita vuela al menos 1 m. Si cae cerca o hacia atrás, revisa que el mango toque la base en reposo.

11. Mide y anota

    Mide con la cinta métrica desde la base hasta donde la bolita toca el suelo por primera vez. Haz 3 lanzamientos iguales y apunta la distancia de cada uno y la media.

    Truco: Pon una pizca de harina o un papel en el suelo para ver mejor el punto donde cae.

¿Funciona? La prueba

Tres lanzamientos con la misma bolita, armando siempre hasta que el cazo toque la base. Mide la distancia hasta el primer bote.

Qué debe pasar: Una bolita de aluminio de 2 cm vuela entre 1 y 3 m, con una trayectoria en arco que sube unos 50–80 cm. Los tres lanzamientos deben quedar a menos de 30 cm unos de otros; si varían mucho, la cuchara se mueve en la bisagra.

Si algo falla

• La bolita sale muy floja — Goma demasiado floja o el mango no llega a tocar la base. Solución: Usa una goma más pequeña o da una vuelta más alrededor de la base. Comprueba que la goma cruza el mango cerca de la punta, no cerca de la arista.
• La cuchara se rompe por el cuello — Goma demasiado fuerte para una cuchara de poliestireno. Solución: Pega un palito de helado bajo el mango con cinta americana o usa una cuchara de polipropileno (flexible).
• La bolita sale hacia arriba y cae casi en el sitio — El cazo se para demasiado tarde (tope muy alto o ninguno y goma que no frena). Solución: Quita tapones del tope o acerca la arista al mango para que el cazo se pare a unos 45°.
• Toda la catapulta salta al disparar — Base ligera. Solución: Sujeta la base con la mano libre o pega dos monedas grandes debajo del extremo del cazo.
• La cuchara se tuerce hacia un lado — Bisagra floja o caballete torcido. Solución: Rehaz la bisagra con una tira nueva de cinta bien centrada y comprueba que la arista está perpendicular a la cuchara.
• La bolita se cae del cazo antes de soltar — Cazo muy plano o bolita demasiado grande. Solución: Usa bolitas de 15 mm o pega un aro de cinta en el borde del cazo para hacerlo más hondo.

Seguridad

• Lanza solo objetos blandos y ligeros (aluminio, papel, pompones). Nunca canicas, piedras ni objetos duros.
• La bolita sale hacia ATRÁS, por encima del mango: nadie debe estar delante del mango ni agachado a la altura de la catapulta. Ponte de lado.
• Nunca apuntes a personas o animales, sobre todo a la cara.
• Si la cuchara se rompe, recoge los trozos: el plástico roto tiene bordes cortantes.
• El cúter lo usa un adulto con regla metálica y base de corte.

La ciencia detrás

Para los niños

La cuchara es como un balancín de parque: tiene un punto en el medio donde gira. La goma es como un muelle que tira del mango hacia abajo. Cuando bajas el cazo con el dedo, estiras la goma y le das energía, como cuando estiras un tirachinas. Al soltar, la goma tira del mango de golpe, el cazo sube muy rápido y, cuando choca contra el tope, la bolita sigue volando sola por el aire.

Para el adulto

La cuchara es una palanca de primer género: el punto de apoyo (arista a 40 mm) está entre la fuerza (la goma, que tira del mango a ≈ 50 mm del apoyo) y la carga (la bolita en el cazo, a ≈ 90–100 mm). Al armar, el trabajo del dedo se almacena como energía potencial elástica en la goma (≈ ½·k·x², del orden de 0,05 J). Al soltar, la goma acelera el brazo corto y, como el cazo está unas dos veces más lejos del eje, su velocidad lineal es ≈ 2 veces mayor: esta palanca no multiplica la fuerza, multiplica la velocidad, que es lo que interesa en un lanzador. Cuando el mango choca contra la base, el brazo se detiene y la bolita sigue en línea recta (inercia) en la dirección perpendicular a la cuchara en ese instante. Con el mango de 57 mm sobre una arista de 40 mm, el tope está a ≈ 45° y la bolita sale a ≈ 45° de elevación, el ángulo de máximo alcance sin rozamiento del aire (alcance = v²·sen 2θ / g). Con v ≈ 4 m/s, el alcance teórico es ≈ 1,6 m; las bolitas ligeras pierden algo por el aire. Los tapones bajo el mango hacen que el brazo se pare antes, con lo que la bolita sale más vertical (≈ 61° con un tapón) y llega menos lejos aunque suba más.

• palanca: barra que gira sobre un punto de apoyo y sirve para mover algo con más fuerza o más rapidez.
• punto de apoyo o fulcro: el punto sobre el que gira la palanca.
• energía elástica: energía que guarda una goma o un muelle cuando lo estiras.
• trayectoria: el camino que sigue un objeto al volar.
• ángulo de lanzamiento: lo inclinado que sale el proyectil respecto al suelo.

Por edades

• 5–7 años: El adulto corta las bases y dobla el caballete. El niño pega, coloca la cuchara, pone la goma y lanza. Céntrate en «bajo el cazo, suelto, vuela» y en medir con pasos.
• 8–10 años: La construyen solos salvo el cúter. Hacen la tabla de 3 lanzamientos y la media y prueban los tapones.
• 11–12 años: Que midan alcance para varias posiciones del apoyo y hagan una gráfica. Reto: calcular la velocidad de salida con la fórmula del alcance y comparar con un vídeo a cámara lenta.

En grupo o en clase

Parejas (una catapulta por pareja: uno lanza, el otro mide). Material por pareja: lámina de cartón de 25 × 30 cm, 1 cuchara + 1 de repuesto, 2 gomas, 2 tapones, papel de aluminio. Antes de la sesión: cortar bases y caballetes con cúter y probar una catapulta de muestra. Sesión de 50 min: 25 montaje, 25 competición en el patio con 3 calles marcadas con cinta, blanco a 1,5 m y todos los lanzadores en la misma línea mirando hacia el mismo lado.

Retos

• Lanza a una papelera a 2 m y consigue 3 aciertos de 5.
• Construye una versión con caballete regulable (3 posiciones) sin despegar nada.
• Diseña un gatillo: una pinza de la ropa que sujete el cazo abajo y se suelte tirando de un hilo.
• Consigue lanzar a 3 m sin romper la cuchara (refuerzos, goma, ángulo).

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