Coche propulsado por un globo
Un coche ligero de cartón de 15 cm con ruedas de tapones y un globo montado sobre una pajita: al soltarlo, el chorro de aire sale hacia atrás y el coche sale disparado hacia delante y recorre 3–6 m sin pilas ni motor.
Qué va a aprender
- La tercera ley de Newton: el globo empuja el aire hacia atrás y el aire empuja el coche hacia delante.
- Que el rozamiento de los ejes y el peso frenan el coche: un coche ligero y con ruedas libres llega mucho más lejos.
- Que el chorro debe salir recto y a la altura del coche para que vaya en línea recta.
- A medir distancias, repetir pruebas y comparar resultados cambiando una sola cosa cada vez.
Prepara antes
- Imprime la plantilla al 100 % y comprueba que el chasis mide 150 mm de largo.
- Perfora los 4 tapones en el centro antes de la sesión si los niños son pequeños.
- Comprueba que la brocheta gira suelta dentro de la pajita; si roza, busca pajitas más anchas.
- Busca una pista lisa de al menos 5 m (pasillo, gimnasio, terraza) y ten cinta de carrocero para marcar la salida.
- Ten globos de repuesto: los más usados se pinchan o se estiran.
Materiales y herramientas
- Cartón corrugado — 1 trozo de 16 × 9 cm
simple, 3 mm (caja de envíos), plano y sin arrugas - Recortes de cartulina o cartón fino — 2 tiras: 20 × 2 cm y 10 × 2 cm
caja de cereales; la de 20 cm sirve para medir el diámetro del globo y la de 10 cm se enrolla como rulo bajo el cuello - Tapones de plástico — 4
iguales, Ø 30 mm (botella de agua o refresco) - Palitos de brocheta — 2
Ø 3 mm, rectos - Pajitas rectas — 3
Ø 6 mm: 2 para cojinetes y 1 para la tobera (sin parte flexible o cortando la parte flexible) - Globo — 2 (uno de repuesto)
redondo de 25–30 cm (12"), de látex - Gomas elásticas finas — 2
de oficina, para sujetar el globo a la pajita - Cinta adhesiva — 1 rollo
de embalar o de carrocero - Barritas de silicona o cola blanca — 1 barrita
para fijar los tapones al eje
Herramientas
- Regla y lápiz — marcar las líneas de los ejes
- Tijeras — cortar chasis y pajitas
- Punzón, clavo de 3 mm o taladro con broca de 2,5 mm — agujerear el centro de los tapones adulto
- Pistola de silicona caliente — fijar los tapones a los ejes adulto
- Cinta métrica de 5 m — medir la distancia recorrida
Piezas y plantillas
- A · Chasis ×1 — cartón corrugado 3 mm
- B · Pajitas cojinete ×2 — pajita Ø 6 mm
- C · Ejes ×2 — palito de brocheta Ø 3 mm
- D · Pajita tobera ×1 — pajita Ø 6 mm
- E · Centrador de tapones ×4 — papel
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Paso a paso
Corta el chasis
Pega la plantilla A sobre el cartón con barra de pegamento, con las ondas a lo ancho, y recorta el rectángulo de 80 × 150 mm con tijera.
1 Pega la plantilla A con las ondas del cartón a lo ancho 2 Recorta el rectángulo por la línea con tijera 3 Chasis de 80 × 150 mm que no se dobla al sujetarlo Comprueba: Al sujetarlo por un extremo no se dobla.Marca los ejes por debajo
Da la vuelta al chasis y traza con regla dos líneas a lo ancho: una a 25 mm del borde delantero y otra a 117 mm. Ahí irán los cojinetes.
1 Da la vuelta al chasis: trabajas por la cara de abajo 2 Traza con la regla dos líneas a 25 y 117 mm del borde delantero Pega los cojinetes
Corta dos pajitas de 80 mm (B) y pega cada una sobre su línea con dos tiras de cinta adhesiva cruzadas por encima, sin aplastarlas.
1 Corta dos trozos de pajita de 80 mm (B) 2 Pega cada pajita sobre su línea con dos tiras de cinta, sin aplastar 3 Mide 92 mm entre las pajitas en los dos extremos Comprueba: Las dos pajitas son paralelas: mide 92 mm entre ellas en los dos extremos.Perfora los tapones adulto
Mete el centrador E en cada tapón y marca el centro. Apoya el tapón en una madera y perfóralo con un clavo de 3 mm o broca de 2,5 mm, para que la brocheta entre apretada.
1 Mete el centrador E en el tapón y marca el centro 2 Con el tapón boca abajo sobre una madera, perfora con un clavo 3 La brocheta tiene que entrar apretada en el agujero Monta los ejes y las ruedas adulto
Corta dos brochetas de 110 mm (C) y pásalas por las pajitas. Clava un tapón en cada extremo, con la boca hacia dentro, dejando 2 mm de holgura con el chasis, y fíjalo con una gota de silicona.
1 Corta dos brochetas de 110 mm y quítales la punta 2 Tapón en cada punta, boca hacia dentro, a 2 mm, con silicona 3 Empújalo suave: tiene que rodar 1 m en línea recta Comprueba: Empuja el coche suavemente sobre la mesa: debe rodar al menos 1 m en línea recta.Prepara la tobera
Corta una pajita recta de 150 mm (D). Mete 10 mm de la pajita en el cuello del globo y enrolla una goma elástica 4–5 vueltas apretadas sobre el cuello; cubre con una vuelta de cinta.
1 Corta una pajita recta de 150 mm (D) 2 Mete 10 mm de pajita en el cuello y da 4–5 vueltas de goma 3 Cubre con cinta y sopla: el globo se infla sin fugas Comprueba: Sopla por la pajita: el globo se infla y no se escapa aire por el cuello.Pega la tobera en el chasis
Coloca la pajita sobre la línea central del chasis, con el globo hacia delante y 20 mm de pajita sobresaliendo por detrás del borde trasero. Pégala con 3 tiras de cinta: delante, en medio y junto al borde trasero.
1 Pon la pajita en la línea central, globo delante y 20 mm fuera 2 Pégala con 3 tiras de cinta: delante, en medio y detrás 3 Mírala desde atrás: apunta recta hacia atrás, ni torcida ni abajo Truco: Mira el coche desde atrás: la pajita debe apuntar justo hacia atrás, ni hacia un lado ni hacia el suelo.Comprueba que el globo no roza
Infla el globo a medias y míralo de lado: como la tobera va a solo 24 mm del suelo, el globo inflado no cabe debajo y sube por encima del morro. No debe tocar las ruedas delanteras ni el suelo. Si toca, enrolla la tira de 10 × 2 cm en un rulo de unos 2 cm de alto y pégalo con cinta en el chasis, bajo el cuello del globo, para levantarlo.
1 Infla a medias: el globo no toca las ruedas ni el suelo 2 Si roza la rueda o el suelo, frena el coche 3 Levanta el cuello con un rulo de cartón de 2 cm Infla y tapa
Sopla por la pajita hasta que el globo mida unos 20 cm de diámetro (compruébalo con la tira de cartón de 20 cm); quedará levantado por encima del coche. Tapa el extremo de la pajita con el dedo en cuanto dejes de soplar.
1 Sopla por la pajita hasta que el globo mida unos 20 cm 2 Tapa la punta de la pajita con el dedo al dejar de soplar Truco: Cada niño sopla en su propio coche (o usa una bomba de globos por la pajita).Suelta y mide
Apoya el coche en la línea de salida, apuntando por la pista, y retira el dedo sin empujar. Marca con cinta dónde se para y mide la distancia con la cinta métrica.
1 Apóyalo en la salida y quita el dedo sin empujar 2 Marca dónde se para y mide la distancia con la cinta métrica Comprueba: El coche avanza en línea casi recta 3 m o más en suelo liso.Ajusta y repite
Si se desvía, endereza la pajita; si frena pronto, comprueba que las ruedas giran libres. Repite 3 veces con el globo igual de inflado (mide el diámetro con la tira de cartón de 20 cm) y calcula la media.
1 Si se desvía, endereza la pajita para que apunte recta 2 Gira cada rueda con el dedo: debe dar vueltas libre 3 Repite 3 veces con el globo igual de inflado y calcula la media
¿Funciona? La prueba
En suelo liso, marca una salida con cinta. Infla el globo hasta 20 cm de diámetro (mídelo con una tira de cartón de 20 cm), suelta y mide la distancia. Repite 3 veces.
Qué debe pasar: El coche arranca de golpe, el globo se vacía en unos 2–3 s y recorre 3–6 m en suelo liso (menos en alfombra). Debe ir casi recto (desviación < 50 cm en 3 m).
Si algo falla
- El coche no se mueve o avanza unos centímetros — Ruedas que rozan con el chasis o ejes torcidos que frenan en las pajitas. Solución: Comprueba que cada rueda gira sola con un toque del dedo; separa los tapones 2 mm del chasis y endereza las pajitas.
- Gira en círculo — La pajita no apunta recta hacia atrás o los ejes no son paralelos. Solución: Alinea la pajita con la línea central y vuelve a medir 92 mm entre ejes en ambos lados.
- Levanta el morro o se clava — La tobera está inclinada hacia abajo o hacia arriba. Solución: Pega la pajita plana sobre el chasis en toda su longitud; el chorro debe salir horizontal.
- El globo se desinfla antes de soltar — Fuga en el cuello del globo. Solución: Da más vueltas de goma y cubre con cinta; comprueba soplando con el coche en la mano.
- El globo arrastra por el suelo o frena las ruedas — El globo cuelga por delante del chasis. Solución: Levanta el cuello del globo con un rulo de cartón o usa un globo algo más pequeño.
- Las ruedas patinan al arrancar — Coche demasiado ligero en suelo muy liso. Solución: Pon una goma elástica fina alrededor de cada tapón trasero como neumático.
Seguridad
- Globos: menores de 8 años siempre con un adulto. Un globo sin inflar o un trozo de globo roto puede atragantar; recoge los restos enseguida.
- Cada niño sopla solo su propia pajita; no compartas globos inflados con la boca.
- Perforar tapones con clavo o taladro lo hace un adulto, con el tapón sobre una madera.
- La silicona caliente quema: el adulto la aplica.
- Las puntas de las brochetas pinchan: córtalas antes de montar.
- Las personas con alergia al látex deben usar globos sin látex.
La ciencia detrás
Para los niños
El globo inflado está apretando el aire de dentro, como cuando estrujas una esponja. Cuando quitas el dedo, el aire sale disparado hacia atrás por la pajita, y al empujar el aire hacia atrás, el aire empuja al coche hacia delante. Es lo mismo que pasa si estás en un patinete y lanzas una pelota pesada: tú te vas para el otro lado. Por eso cuanto más aire guardes en el globo, más rato empuja y más lejos llega el coche.
Para el adulto
La goma del globo estirada mantiene el aire a una sobrepresión de ≈ 2–5 kPa. Al abrir la tobera, el aire sale a una velocidad v ≈ √(2Δp/ρ) ≈ 60–90 m/s; el empuje es el flujo de cantidad de movimiento, F ≈ ṁ·v ≈ 2·Δp·A, que con una pajita de 6 mm (A ≈ 2,8·10⁻⁵ m²) da ≈ 0,1–0,2 N. Con una masa total de ≈ 40 g, la aceleración inicial es de varios m/s². Un globo de 20 cm contiene ≈ 4 l y se vacía en ≈ 2–3 s; después el coche sigue por inercia hasta que el rozamiento lo para. Por eso importan tanto la masa (a = F/m) como las pérdidas: rozamiento en los cojinetes, rodadura y el arrastre del propio globo. La tobera debe estar alineada con el centro de masas y paralela al suelo: si el empuje no pasa por el centro de masas, genera un par que hace girar o cabecear el coche. Es la tercera ley de Newton y el principio de conservación de la cantidad de movimiento, el mismo que usan cohetes y aviones a reacción.
- acción y reacción: si empujas algo, ese algo te empuja a ti con la misma fuerza en sentido contrario.
- propulsión: fuerza que hace avanzar un vehículo.
- tobera: tubo por el que sale el chorro de un motor a reacción (aquí, la pajita).
- rozamiento: fuerza que frena cuando dos cosas se frotan.
- inercia: tendencia de las cosas a seguir moviéndose (o quietas) si nada las frena.
Por edades
- 5–7 años: El adulto prepara chasis, cojinetes y ruedas montadas. El niño pega la pajita, sujeta el globo con la goma (con ayuda), sopla y suelta. Céntrate en «el aire va para atrás, el coche para delante».
- 8–10 años: Lo construyen completo (perforado con adulto), miden distancias y prueban dos variables.
- 11–12 años: Cronometran y calculan la velocidad media; prueban tres toberas y hacen una gráfica. Reto: estimar el empuje colgando el coche de un hilo como péndulo y midiendo cuánto se desvía.
En grupo o en clase
Parejas, un coche por pareja y 2 globos por niño. Antes: perforar tapones, cortar brochetas y pajitas, preparar una pista de 6 m con cinta métrica pegada al suelo. Sesión de 60 min: 10 min demostración, 30 min montaje, 20 min pruebas y gran carrera final (tres lanzamientos por coche; gana la mejor media).
Retos
- Haz una carrocería ligera con cartulina sin que el coche pese más de 20 g extra.
- Monta dos globos con dos pajitas paralelas: ¿llega el doble de lejos?
- Consigue que el coche recorra 5 m exactos (puntería, no distancia máxima).
- Diseña un coche de tres ruedas y compara su estabilidad.