Clip suspendido por un imán

Qué va a aprender

• Que un imán atrae el acero a distancia, sin tocarlo, y que esa fuerza crece muchísimo al acercarse (unos pocos milímetros cambian todo).
• Qué es un equilibrio de fuerzas: el clip está quieto porque la atracción hacia arriba es igual al peso más la tensión del hilo hacia abajo.
• Que el campo magnético atraviesa papel, plástico, aluminio o madera, pero se desvía o se bloquea con chapas de acero (y con las monedas de 1, 2 y 5 céntimos, que son de acero cobreado).
• A ajustar una medida con precisión milimétrica y a medir el hueco máximo con una regla.

Prepara antes

• Imprime las plantillas al 100 % y comprueba con una regla la línea roja de 50 mm de la cabecera.
• Guarda el imán de neodimio en su blíster o pegado a una chapa hasta el momento de usarlo; nunca en el bolsillo junto a otro imán.
• Prueba el imán antes: acércalo a un clip apoyado en la mesa y mide a qué distancia salta el clip. Si salta a menos de 5 mm, el imán es débil para este proyecto.
• Precorta la base y el poste con cúter si los niños son menores de 8 años.
• Ten preparadas tiras de papel, papel de aluminio, una moneda de 1 céntimo, una de 10 céntimos y una tapa de lata para los experimentos.

Materiales y herramientas

• Imán de neodimio — 1 comprar
  disco Ø 15–20 mm × 5 mm, grado N35 o superior (atrae un clip desde 15–25 mm)
• Clip metálico — 2–3
  clip normal de acero de 28–33 mm (el plastificado de colores también sirve)
• Hilo de coser — 1 tramo de 30 cm
  hilo fino de algodón o poliéster, de color oscuro para que se vea en las fotos
• Cartón corrugado grueso — 1 lámina de 30 × 40 cm
  simple, 3–4 mm (caja de envíos), plano y sin arrugas
• Masilla adhesiva — 1 bolita de 1 cm
  tipo Blu-Tack o Pritt Multi-Tack, para sujetar el hilo de forma ajustable
• Cinta adhesiva — 30 cm
  transparente o de carrocero
• Cola blanca o barritas de silicona — unas gotas / 1 barrita
  para pegar capas, poste, brazo e imán

Herramientas

• Regla metálica y lápiz — marcar las piezas y medir el hueco
• Cúter y base de corte — cortar el cartón grueso adulto
• Tijeras — recortar plantillas e hilo
• Bolígrafo sin tinta — marcar los pliegues del poste
• Pistola de silicona (opcional) — pegado rápido del poste y el imán adulto

Piezas y plantillas

• A · Base (2 capas) ×2 — cartón corrugado 3–4 mm
• B · Poste triangular ×1 — cartón corrugado 3 mm
• C · Brazo (2 capas) ×2 — cartón corrugado 3 mm
• D · Escuadras del poste ×2 — cartón corrugado 3 mm
• E · Hilo ×1 — hilo de coser

Paso a paso

1. Prueba el imán

   Deja un clip sobre la mesa y acerca el imán por encima, despacio, con una regla de pie al lado. Anota a qué altura salta el clip hacia el imán: con un neodimio de Ø 20 × 5 mm suele saltar a 15–25 mm.

   Comprueba: Si salta a menos de 5 mm, busca un imán más fuerte antes de seguir.
   Truco: Ese número es tu «alcance»: el clip podrá flotar a algo menos de esa distancia.

2. Corta y pega la base adulto

   Corta las dos piezas A de 120 × 180 mm. Pégalas una sobre otra con cola blanca, con las ondas cruzadas, y pon unos libros encima 10 minutos para que queden planas.

   Comprueba: La base apoyada en la mesa no cojea por ninguna esquina.

3. Dobla el poste

   Corta la pieza B de 100 × 200 mm. Marca los tres pliegues (a 30, 60 y 90 mm) pasando el bolígrafo sin tinta con la regla y dóblalos. Cierra un prisma triangular pegando la pestaña de 10 mm por dentro de la cara 1.

   Comprueba: Mirado desde arriba es un triángulo de 30 mm de lado y no se tuerce al apretarlo.

4. Pega el poste a la base adulto

   Pon cola o silicona en la base del prisma y pégalo sobre la huella triangular de la pieza A, con la cara 1 mirando hacia DELANTE. Refuerza con las dos escuadras D, una delante y otra detrás. Detrás solo quedan 17 mm entre el vértice del poste y el borde de la base: antes de pegarla, recorta la escuadra trasera por la línea de corte a 15 mm, para que no sobresalga.

   Comprueba: Con una escuadra, el poste está vertical en las dos direcciones.

5. Prepara el brazo

   Corta las dos piezas C de 30 × 170 mm, pégalas entre sí en el tramo de 130 mm (sin pegar las solapas) y marca el pliegue a 130 mm. Dobla las dos solapas de 40 mm a 90° hacia abajo.

6. Monta el brazo adulto

   Apoya el tramo marcado «sobre poste» encima del prisma, con el brazo hacia delante y la línea de 104 mm justo sobre la cara delantera. Pega esa parte con cola o silicona, abre las dos solapas en V y pega cada una sobre una cara trasera del poste.

   Comprueba: El brazo queda horizontal: una canica dejada encima no rueda. La punta del brazo queda 104 mm por delante de la cara delantera del poste (el centro del imán, a 92 mm).

7. Pega el imán adulto

   Pon una gota de silicona o pegamento en la cruz marcada bajo la punta del brazo (a 12 mm del extremo) y pega el imán plano. Añade una tira de cinta en cruz por encima para que nunca se caiga.

   Comprueba: Mide de la base a la cara de abajo del imán: unos 195 mm.
   Truco: Si el imán es de neodimio, mantén los clips y las tijeras lejos mientras se seca: los atrae y lo arranca.

8. Ata el hilo al clip

   Corta 300 mm de hilo y átalo a una de las curvas del extremo del clip con dos nudos seguidos. Corta la cola sobrante a 5 mm del nudo.

   Comprueba: Cuelga el clip del hilo: debe quedar vertical, alineado con el hilo.

9. Pon la masilla en la base

   Haz una bolita de masilla adhesiva de 1 cm y aplástala sobre la cruz de anclaje de la base, justo debajo del imán (a 45 mm del borde delantero, centrada).

   Comprueba: Mira desde arriba: la masilla queda en la vertical del imán. Si no, el clip flotará inclinado.

10. Pega el clip al imán

    Sujeta el extremo libre del hilo y acerca el clip al imán hasta que se pegue a él. Deja que el hilo cuelgue recto hasta la masilla.

11. Ajusta el hueco

    Mete el hilo bajo la masilla y tira de él hacia abajo, milímetro a milímetro, hasta que el clip se despegue del imán y quede flotando a 3–5 mm. Aprieta la masilla con el dedo para fijar el hilo.

    Comprueba: Sopla suave: el clip oscila pero vuelve a su sitio sin pegarse ni caer.
    Truco: Si el clip cae al tirar, has tirado demasiado: suelta un poco de hilo y vuelve a acercarlo.

12. Busca el hueco máximo

    Ve aumentando el hueco de 1 en 1 mm hasta que el clip se caiga. Vuelve al último hueco en que flotaba y fíjalo definitivamente con un trozo de cinta sobre el hilo, junto a la masilla.

    Comprueba: Mide el hueco con una regla y anótalo: con neodimio N35 de Ø 20 mm, entre 8 y 15 mm.

13. Haz la prueba del papel

    Pasa una tira de papel de 3 cm de ancho por el hueco entre el clip y el imán, sin tocar ninguno de los dos. Repite con plástico, papel de aluminio y una tapa de lata.

    Comprueba: Con papel, plástico y aluminio el clip sigue flotando; con la tapa de acero se cae.

¿Funciona? La prueba

Con el hueco ajustado, deja el soporte quieto sobre la mesa 5 minutos y luego pasa por el hueco papel, aluminio, una moneda de 10 céntimos y una de 1 céntimo.

Qué debe pasar: El clip flota quieto a 8–15 mm del imán (neodimio Ø 20 × 5 mm) durante horas. Papel, plástico, aluminio y la moneda de 10 céntimos no lo afectan; la moneda de 1 céntimo y la tapa de lata (acero) desvían el campo y el clip se cae o salta hacia ellas.

Si algo falla

• El clip se pega al imán y no hay manera de separarlo con hueco — Hueco demasiado pequeño: a 1–2 mm la atracción es enorme. Solución: Tira del hilo con decisión hasta separarlo 5 mm y luego ajusta hacia arriba poco a poco, no al revés.
• El clip se cae en cuanto lo sueltas — Hueco mayor que el alcance del imán, o imán débil (ferrita, nevera). Solución: Acorta el hueco 2 mm o cambia a un imán de neodimio de Ø 15–20 mm.
• El clip flota inclinado y se va hacia el poste — La masilla no está en la vertical del imán o hay acero cerca (tornillos de la mesa, tijeras). Solución: Mueve la masilla hasta que el hilo quede vertical y aleja objetos metálicos.
• El hueco va cambiando solo con el tiempo — El brazo se comba o el hilo resbala bajo la masilla. Solución: Usa el brazo de dos capas con ondas a lo largo y asegura el hilo con cinta encima de la masilla.
• El imán se despega del brazo — El imán atrae el clip y la cinta sola cede con el peso. Solución: Pégalo con silicona o pegamento universal y añade la cinta en cruz.
• El clip gira y se queda de lado — El hilo está atado en el centro del clip. Solución: Átalo en una de las curvas del extremo para que el clip cuelgue alineado con el hilo.

Seguridad

• Los imanes de neodimio pellizcan la piel con fuerza si se juntan dos: manipúlalos de uno en uno y nunca entre los dedos.
• Si un niño traga dos imanes (o un imán y una pieza de acero), se atraen dentro del intestino y pueden perforarlo: urgencias inmediatamente. Fuera del alcance de menores de 3 años.
• Mantén el imán a más de 10 cm de móviles, tarjetas bancarias, relojes mecánicos y marcapasos.
• El cúter lo usa un adulto con regla metálica y base de corte.
• La silicona caliente quema: el adulto aplica, el niño indica dónde.

La ciencia detrás

Para los niños

El imán tiene unos brazos invisibles que tiran del clip hacia arriba, aunque no lo toque. El hilo es como una correa que tira hacia abajo. Cuando los dos tiran con la misma fuerza, como dos niños igual de fuertes jugando a la cuerda, el clip se queda quieto en medio. Esos brazos invisibles atraviesan el papel como si no estuviera, pero una chapa de hierro se los «come» y el clip se cae.

Para el adulto

El imán crea un campo magnético que magnetiza temporalmente el acero del clip (material ferromagnético): sus dominios se orientan y aparece un polo opuesto frente al imán, de ahí la atracción. La fuerza decrece muy rápido con la distancia (aproximadamente con la 4.ª potencia de la distancia para un dipolo frente a un material blando a distancias mayores que el tamaño del imán), por eso pocos milímetros marcan la diferencia entre pegarse y caerse. En el equilibrio, F magnética = peso del clip (≈ 0,5 g → 0,005 N) + tensión del hilo. Es un equilibrio estable solo gracias al hilo: si el clip sube, la atracción aumenta, pero el hilo lo retiene; si baja, la atracción disminuye y la tensión también. Sin el hilo no existe levitación estable estática con imanes permanentes (teorema de Earnshaw). Los materiales no ferromagnéticos (papel, plástico, aluminio, cobre, la aleación «oro nórdico» de las monedas de 10, 20 y 50 céntimos) son prácticamente transparentes al campo; el acero (tapas de lata, monedas de 1, 2 y 5 céntimos, que son de acero recubierto de cobre) canaliza las líneas de campo por su interior y «apantalla» el clip.

• campo magnético: zona alrededor de un imán donde se notan sus fuerzas.
• ferromagnético: material, como el hierro o el acero, que un imán atrae y puede imantarse.
• equilibrio: situación en la que las fuerzas se compensan y el objeto queda quieto.
• tensión: fuerza con la que tira un hilo o una cuerda estirada.
• apantallar: bloquear o desviar un campo con un material que lo absorbe.

Por edades

• 5–7 años: El adulto monta el soporte y pega el imán. El niño ata el clip (con ayuda en el nudo), lo acerca al imán y tira del hilo hasta que flota. Juego estrella: pasar papelitos por el hueco «sin romper la magia».
• 8–10 años: Construyen todo con ayuda solo en el cúter. Que midan el hueco máximo y hagan la tabla de materiales con predicción antes de cada prueba.
• 11–12 años: Que comparen imanes, hagan una gráfica hueco–número de clips y expliquen con un dibujo de fuerzas por qué el equilibrio es estable solo gracias al hilo.

En grupo o en clase

Parejas, un soporte por pareja (≈ 1,5 € en imán). Antes de la sesión: precortar bases, postes y brazos, y tener un imán por pareja en su blíster. Sesión de 45 min: 5 min demostración, 20 min montaje, 20 min estación de materiales (una caja con papel, aluminio, monedas, tapas de lata) y concurso de hueco máximo. Recoge y cuenta los imanes al final.

Retos

• Haz flotar el clip con el hilo inclinado 30°, desplazando la masilla hacia delante.
• Construye un «hilo de clips flotantes»: tres clips en cadena sin tocar el imán.
• Haz flotar un clip en mitad de una figura de cartón (un cohete, un globo) usando sedal invisible.
• Encuentra en casa 5 objetos que hagan caer el clip y 5 que no, y explica qué tienen en común.

Más proyectos gratis

• Brújula de aguja flotante
• Electroimán con interruptor
• Motor de bobina y pila
• Motor de pila e imán sin escobillas
• Tren de pila e imanes

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