Clip flotante sobre el agua

Qué va a aprender

• Que las moléculas de agua se atraen entre sí y que en la superficie forman una película elástica (tensión superficial).
• Que un objeto más denso que el agua puede quedarse arriba si no rompe esa película: lo sostiene la tensión, no el empuje.
• Que el detergente (un tensioactivo) baja la tensión superficial y por eso el clip se hunde.
• Que la forma de apoyarlo importa: en horizontal, repartiendo el peso por todo el alambre.

Prepara antes

• Aclara el bol 3 veces con agua sola. Si se lavó con lavavajillas, acláralo con agua muy caliente y luego fría.
• Lávate las manos y acláralas bien: los restos de jabón en los dedos también estropean el experimento.
• Dobla el elevador con el clip grande siguiendo la plantilla A.
• Separa las capas del papel de cocina y corta 6 cuadrados de 4 × 4 cm.
• Pon 2–3 gotas de lavavajillas en un tapón, lejos del bol.

Materiales y herramientas

• Bol — 1
  de cristal o loza, Ø 15–20 cm, aclarado 3 veces con agua sola (sin jabón) y sin secar con trapo
• Agua del grifo — ≈ 1 L
  a temperatura ambiente, 4–6 cm de profundidad
• Clips metálicos pequeños — 6–10
  de acero, 28–33 mm, sin plástico, secos y limpios
• Clips grandes — 1 + 5
  de 50 mm: uno para doblar el elevador y 5 más para los experimentos del agua caliente y de la sal
• Papel de cocina — 1 hoja
  separada en una sola capa, cortada en cuadrados de 4 × 4 cm
• Lavavajillas líquido — 2–3 gotas
  en un tapón, para mojar un palillo
• Palillos o bastoncillos de algodón — 2
  uno para el detergente, otro limpio para empujar el papel
• Sal fina — 2 cucharadas
  solo para el experimento de la sal

Herramientas

• Alicates de punta — doblar el clip grande para el elevador adulto
• Tijeras — cortar los cuadrados de papel
• Tenedor — método alternativo

Piezas y plantillas

• A · Plantilla de doblado del elevador ×1 — clip grande de 50 mm desdoblado (alambre ≈ 1 mm)
• B · Cuadrado de papel de cocina ×6 — papel de cocina de una capa

Paso a paso

1. Llena el bol

   Llena el bol aclarado con agua del grifo hasta 4–6 cm de profundidad. Ponlo en una mesa donde nadie lo golpee y espera 1 minuto a que el agua quede totalmente quieta.

2. Prueba de control: tíralo de golpe

   Deja caer un clip de canto desde 5 cm de altura. Se hunde enseguida: el acero es casi 8 veces más denso que el agua.

   Comprueba: El clip está en el fondo. Déjalo ahí; no metas los dedos (llevan grasa y jabón).

3. Prepara el papel

   Pon un cuadrado de papel de cocina B de una capa sobre la palma de la mano y coloca encima un clip pequeño, plano, en el centro.

4. Apoya el papel sobre el agua

   Acerca la mano a la superficie y deja que el papel se deslice sobre el agua, en horizontal, sin dejarlo caer. El papel flota con el clip encima.

5. Ayuda a hundirse al papel

   Espera 10–30 segundos a que el papel se empape. Si no se hunde, empuja con la punta de un palillo limpio cada esquina del papel hacia abajo, una a una, sin tocar el clip.

   Comprueba: El papel se va al fondo y el clip queda solo en la superficie, en una pequeña «hondonada» de agua.

6. Método del elevador

   Para el segundo clip, colócalo a lo largo sobre la U del elevador A. Baja el elevador muy despacio y en horizontal hasta que la U entre en el agua; sigue bajando 1 cm y retíralo de lado.

   Truco: Si el clip se ladea, el elevador no está horizontal: corrige el doblez del mango.

7. Mira la hondonada

   Pon los ojos a la altura del agua y mira el clip a contraluz, o mira su sombra en el fondo del bol: la superficie se hunde alrededor del alambre como una cama elástica.

8. Prueba con el tenedor

   Otra forma: apoya un clip plano sobre las púas de un tenedor y bájalo despacio y derecho hasta sumergir las púas. Compara cuántos intentos necesitas con cada método.

9. Rompe la piel con detergente

   Moja la punta de un palillo en el tapón de lavavajillas y toca el agua en el borde del bol, a unos 5 cm de los clips. Los clips se apartan del palillo y se hunden en 1–2 segundos.

10. Limpia antes de repetir

    Tira el agua por el fregadero y aclara el bol 3 veces con agua sola antes de volver a probar. Una sola gota de detergente basta para que el clip no vuelva a flotar.

    Comprueba: Con el agua nueva, un clip vuelve a flotar con el elevador.

¿Funciona? La prueba

Con el bol aclarado y agua quieta, deposita un clip de 28–33 mm con el elevador o con el papel.

Qué debe pasar: El clip se queda en la superficie indefinidamente (minutos u horas) si nadie toca el agua; se ve la hondonada de la superficie alrededor del alambre. Al tocar el agua con detergente, se hunde en 1–2 segundos.

Si algo falla

• El clip se hunde siempre, aunque lo bajes despacio — Restos de jabón en el bol, en el agua o en los dedos. Solución: Cambia el agua, aclara el bol 3 veces sin jabón y lávate las manos solo con agua.
• Se hunde por una punta — Lo bajas inclinado: una punta rompe la superficie antes que el resto. Solución: Usa el elevador y comprueba que la U está horizontal antes de bajarlo.
• El papel se hunde y arrastra el clip — Papel de doble capa o demasiado grande. Solución: Una sola capa de 4 × 4 cm y empuja las esquinas del papel con un palillo limpio, lejos del clip.
• Los clips grandes no flotan — Pesan demasiado para la longitud de alambre que tienen (≈ 1,2 g). Solución: Usa clips de 28–33 mm. Con los grandes, solo funciona si se bajan muy perfectos.
• Los clips flotantes se juntan entre sí o se van al borde — Las hondonadas de la superficie se atraen (efecto «cereales»). Solución: Es normal. Si quieres que se queden quietos, bájalos lejos unos de otros.

Seguridad

• Ojo con el agua derramada: seca el suelo para evitar resbalones.
• El experimento del agua caliente: un adulto la sirve; máximo 50 °C (templada-caliente al tacto) para evitar quemaduras.
• Doblar el clip grande: con alicates; las puntas del alambre pinchan.
• Los clips y alfileres son pequeños: fuera del alcance de niños menores de 3 años.
• El agua con detergente no se bebe; tírala al fregadero.

La ciencia detrás

Para los niños

Las gotitas de agua se dan la mano entre ellas, y en la superficie se agarran tan fuerte que forman una especie de piel elástica, como una cama elástica muy fina. Si dejas el clip tumbado y con cuidado, la piel se hunde un poquito y lo sostiene, como cuando saltas en una cama elástica. Si lo tiras de punta, rompe la piel y se hunde. El jabón hace que las gotitas se suelten de la mano: la piel se rompe y el clip se va al fondo.

Para el adulto

Las moléculas de agua se atraen por puentes de hidrógeno. En el interior, cada molécula recibe atracciones en todas direcciones; en la superficie le falta la mitad de vecinas, y crear superficie cuesta energía. Esa energía por unidad de área es la tensión superficial γ (≈ 0,072 N/m a 20 °C), que actúa como una fuerza por unidad de longitud a lo largo de cualquier línea de la superficie. Un clip de 28–33 mm (≈ 0,45 g, peso ≈ 4,4 mN) tiene unos 10 cm de alambre de 0,8–0,9 mm. Al apoyarlo, la superficie se curva formando un menisco a ambos lados del alambre; la componente vertical de la tensión puede llegar a 2γL ≈ 2 · 0,072 · 0,10 ≈ 14 mN, unas 3 veces su peso (a lo que se suma el pequeño empuje del agua desalojada en la hondonada). Si entra de punta, la longitud de contacto es mínima y la fuerza no alcanza: se hunde. El acero ligeramente grasiento es hidrófobo y el agua no lo «moja», lo que ayuda. El detergente es un tensioactivo: sus moléculas tienen una cabeza hidrófila y una cola hidrófoba, se colocan en la superficie y bajan γ a ≈ 0,03 N/m; la fuerza máxima pasa a ≈ 6 mN y, además, la diferencia de tensión entre la zona con jabón y la limpia arrastra la superficie (efecto Marangoni), lo que mueve los clips antes de hundirlos. El agua caliente tiene algo menos de tensión (≈ 0,066 N/m a 60 °C) y la sal la aumenta ligeramente.

• tensión superficial: fuerza con la que se atraen las moléculas de la superficie de un líquido, que la hace comportarse como una película elástica.
• molécula: la parte más pequeña de una sustancia, como el agua, que sigue siendo esa sustancia.
• tensioactivo: sustancia, como el jabón, que se coloca en la superficie del agua y le quita fuerza a su película.
• densidad: cuánta masa hay en cada trozo de volumen; el acero es casi 8 veces más denso que el agua.
• menisco: curva que hace la superficie del agua al tocar un objeto.

Por edades

• 5–7 años: El adulto prepara el elevador y baja los primeros clips; el niño hace el método del papel y es el encargado de la gota de detergente. Mensaje: «el agua tiene una piel».
• 8–10 años: Hacen todo, incluido el elevador con ayuda en los alicates. Que comparen métodos (tenedor, papel, elevador) contando intentos.
• 11–12 años: Que calculen el peso del clip (pesando 10 en una báscula de cocina) y la fuerza máxima de la tensión superficial con la longitud del alambre, y diseñen un objeto de alambre que soporte una carga.

En grupo o en clase

Parejas, un bol pequeño o táper por pareja (12 recipientes para 25 niños), 6 clips y 3 cuadrados de papel por pareja. Los elevadores los dobla el adulto antes. El detergente solo lo tiene el docente, que pasa por las mesas al final: así nadie contamina el agua antes de tiempo. 30 min. Ten una jarra de agua limpia para cambiar.

Retos

• Construye un «barco» de papel de aluminio de 5 × 5 cm y averigua cuántos clips carga antes de hundirse. Compara con los clips que flotan solos.
• Dobla con alambre fino una figura plana (una estrella, una letra) que flote sobre el agua.
• Haz que un clip flotante se mueva solo hacia un lado sin tocarlo (pista: un poco de jabón en el lado contrario).
• Consigue que flote un clip de 50 mm. ¿Qué tienes que cambiar en el método?

Más proyectos gratis

• Barca que avanza con jabón
• Bolsa de agua atravesada sin gotear
• Buzo de botella
• Cañón de anillos de aire
• 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