Coche solar con correa de transmisión
Un coche de cartón de 16 cm con ruedas de tapones que avanza solo cuando le da el sol: un mini panel solar alimenta un motor que mueve el eje trasero mediante una correa de goma elástica.
Qué va a aprender
- Que un panel solar transforma luz en electricidad y que la cantidad de luz cambia la velocidad.
- Qué es un circuito cerrado y qué pasa al invertir la polaridad de un motor (gira al revés).
- Cómo una transmisión por correa con polea grande reduce la velocidad y aumenta la fuerza (relación 1:7).
- Por qué los ejes deben girar dentro de un cojinete (la pajita) para reducir el rozamiento.
Prepara antes
- Imprime la plantilla al 100 % (sin «ajustar a la página») y comprueba con una regla que la línea roja de la cabecera mide 50 mm.
- Prueba el panel con el motor antes de empezar: une los cables y ponlo al sol. Si el eje no gira, el problema es de componentes, no del coche.
- Perfora los 4 tapones y corta los discos de la polea antes de la sesión si los niños son pequeños.
- Comprueba que la brocheta gira libre dentro de la pajita (si roza, busca pajitas más anchas).
- Elige un día soleado para la prueba o ten preparada una lámpara halógena o incandescente de 40–60 W.
Materiales y herramientas
- Cartón corrugado — 1 lámina de 20 × 25 cm
simple, 3–4 mm de grosor (caja de envíos); liso y sin arrugas - Tapones de plástico — 4 (ruedas)
iguales entre sí, Ø 30 mm (agua o refresco) - Palitos de brocheta — 2
Ø 3 mm, rectos (gira el palito sobre la mesa: si «baila», descártalo) - Pajitas — 1–2
rectas, Ø interior 5–6 mm (más anchas que la brocheta) - Mini panel solar — 1 comprar
5–6 V, 100–200 mA, unos 110 × 60 mm, con cables soldados (rojo +, negro −) - Motor solar de bajo arranque — 1 comprar
RF-300 o «motor solar» (arranca con 0,4 V y ~25 mA), cuerpo Ø 24 mm, eje de 2 mm - Goma elástica fina pequeña — 1 (correa) + 4 (neumáticos)
correa: goma de ortodoncia o de pelo de Ø 20–25 mm sin estirar; neumáticos: gomas de oficina finas - Funda de cable — 1 trozo de 8 mm
el plástico de un cable pelado que entre ajustado en el eje del motor (mejora el agarre de la correa) - Cinta adhesiva de doble cara — 2 trozos de 3 cm
para fijar el panel (permite quitarlo y reutilizarlo) - Barritas de silicona — 2
para pistola de silicona caliente - Témperas o rotuladores — a gusto
para decorar al final (no pintar el panel)
Herramientas
- Regla metálica y lápiz — marcar líneas y comprobar medidas
- Tijeras — recortar la plantilla y las pajitas
- Cúter y base de corte — cortar el chasis y la ranura de la polea adulto
- Clavo de 3 mm y martillo (o taladro con broca de 2,5 mm) — perforar el centro de los tapones adulto
- Pistola de silicona caliente — pegar ruedas, polea y motor adulto
- Barra de pegamento — pegar la plantilla de papel sobre el cartón
Piezas y plantillas
- A · Chasis ×1 — cartón corrugado 3–4 mm
- B · Soporte del panel (puente) ×1 — cartón corrugado 3 mm
- C · Polea: discos laterales ×2 — cartón corrugado 3 mm
- D · Polea: disco central ×1 — cartón corrugado 3 mm
- E · Centrador de tapones ×4 — papel (no hace falta cartón)
- F · Pajita delantera (cojinete) ×1 — pajita Ø 6 mm
- G · Pajitas traseras (cojinetes) ×2 — pajita Ø 6 mm
- H · Ejes ×2 — palito de brocheta Ø 3 mm
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Paso a paso
Prueba los componentes
Antes de cortar nada, une el cable rojo del panel a una patilla del motor y el negro a la otra (retuerce el cobre sobre la patilla). Pon el panel al sol: el eje del motor tiene que girar rápido.
1 Une el cable rojo a una patilla del motor y el negro a la otra 2 Al sol directo, el eje del motor tiene que girar rápido Comprueba: Si no gira al sol directo, prueba otro motor o panel: no sigas hasta que funcione.Truco: Pega un trocito de cinta en el eje del motor como «banderita» para ver bien hacia dónde gira.Pega la plantilla y corta el chasis
Pega la plantilla A sobre el cartón con barra de pegamento, con las ondas del cartón a lo ancho. Corta el rectángulo de 70 × 160 mm con tijera o cúter y regla.
1 Pega la plantilla A con las ondas del cartón a lo ancho 2 Corta por la línea con regla y cúter (o con tijera) 3 Chasis de 70 × 160 mm que no se dobla al sujetarlo Comprueba: El chasis no debe doblarse al sujetarlo por un extremo.Corta la ranura de la polea adulto
Con cúter, corta la ranura de 14 × 30 mm marcada junto a la zona del motor. Corta primero los dos lados largos y después los cortos, sin pasarte de las esquinas.
1 Localiza la ranura de 14 × 30 mm junto a la zona del motor 2 Primero los dos lados largos, después los cortos 3 Sin pasarte de las esquinas: el hueco sale limpio Marca los ejes por debajo
Da la vuelta al chasis. Con la regla, dibuja una línea a 30 mm del borde delantero y otra a 130 mm (la misma posición que las líneas de la plantilla). Ahí irán los cojinetes.
1 Da la vuelta al chasis: trabajas por la cara de abajo 2 Con la regla, raya a 30 mm y a 130 mm del borde delantero Pega los cojinetes adulto
Corta una pajita de 70 mm (F) y pégala sobre la línea delantera. Corta dos tramos de 37 mm y 17 mm (G) y pégalos sobre la línea trasera, dejando libre el hueco bajo la ranura. Usa una línea fina de silicona o cinta adhesiva por encima.
1 Pega la pajita F (70 mm) sobre la línea delantera 2 Pega los dos tramos G (37 y 17 mm) y deja el hueco bajo la ranura 3 Una brocheta tiene que pasar recta y girar sin esfuerzo Comprueba: Mete una brocheta por las pajitas: debe pasar recta y girar sin esfuerzo. Si entra torcida, despega y vuelve a alinear con la regla.Prepara la polea
Corta los dos discos C (Ø 28 mm) y el disco D (Ø 20 mm). Perfora los tres en el centro con la punta de la brocheta. Pega D entre los dos C, bien centrado, con cola o silicona fina.
1 Corta dos discos C de Ø 28 mm y un disco D de Ø 20 mm 2 Perfora el centro de cada disco con la punta de la brocheta 3 Pega D entre las dos C, bien centrado Comprueba: Mira la polea de canto: los discos deben estar paralelos y concéntricos.Perfora los tapones adulto
Mete el centrador de papel (E) en cada tapón y marca el centro. Apoya el tapón sobre una madera y perfóralo con un clavo de 3 mm (o broca de 2,5 mm). El agujero debe quedar justo: la brocheta tiene que entrar apretada.
1 Mete el centrador E en el tapón y marca el centro 2 Apóyalo sobre una madera y perfora con un clavo de 3 mm 3 La brocheta tiene que entrar apretada Truco: Si el agujero queda grande, ya lo arreglará la gota de silicona del paso siguiente.Monta el eje delantero adulto
Corta una brocheta de 100 mm (H). Pásala por la pajita delantera. Clava un tapón en cada extremo con la boca hacia dentro, dejando 2 mm de separación con el chasis. Fija cada tapón con una gota de silicona por dentro.
1 Pasa una brocheta de 100 mm por la pajita delantera 2 Un tapón en cada punta, a 2 mm del chasis, con una gota de silicona 3 Gírala con el dedo: tiene que dar varias vueltas sola Comprueba: Haz girar las ruedas con el dedo: deben dar varias vueltas solas. Si frenan, el tapón está rozando el chasis.Monta el eje trasero con la polea adulto
Pasa la segunda brocheta por el primer tramo de pajita, ensarta la polea en el hueco bajo la ranura y sigue por el segundo tramo. Pega la polea al eje con silicona justo bajo la ranura. Coloca y pega las dos ruedas traseras como en el paso anterior.
1 Pasa la brocheta por una pajita, la polea y la otra pajita 2 Pega la polea al eje justo debajo de la ranura 3 Pon las ruedas: la polea gira sin rozar la ranura Comprueba: La polea debe girar dentro de la ranura sin tocar los bordes.Pon los neumáticos
Coloca una goma elástica fina alrededor de cada rueda trasera, dando 2 vueltas si queda floja. Así las ruedas motrices no patinan sobre suelos lisos.
1 Pon una goma elástica alrededor de cada rueda trasera 2 Si queda floja, dale dos vueltas: así no patina Prepara el motor y la correa
Mete el trozo de funda de cable (8 mm) en el eje del motor para que la correa agarre mejor. Pasa la goma pequeña por la ranura, alrededor de la polea, y después sobre el eje del motor.
1 Mete el trozo de funda de cable en el eje del motor 2 Pasa la goma por la ranura, alrededor de la polea y sobre el eje Truco: La goma debe quedar tensa pero sin ahogar al motor: al girar la rueda con la mano, el eje del motor debe girar también.Fija el motor adulto
Coloca el motor tumbado sobre la zona marcada, con su eje justo encima de la polea. Desliza el motor hacia el lado contrario hasta que la goma quede tensa y pégalo con dos puntos grandes de silicona, uno a cada lado del cuerpo.
1 Eje del motor sobre la polea; desliza el motor hasta tensar la goma 2 Pégalo con dos puntos grandes de silicona, uno a cada lado 3 Gira una rueda trasera: el motor tiene que girar con ella Comprueba: Gira una rueda trasera con la mano: la goma debe arrastrar el eje del motor sin patinar. Si patina, levanta el motor con un trocito de cartón debajo (tensa la correa).Monta el soporte del panel
Marca los pliegues de la pieza B con un bolígrafo sin tinta y la regla. Dóblala en forma de puente (pie – pata – techo – pata – pie). Pega los pies sobre las líneas a 35 y 95 mm del frontal.
1 Marca los cuatro pliegues de B con un bolígrafo sin tinta 2 Dóblala en forma de puente: pie, pata, techo, pata y pie 3 Pega los pies en el chasis: el techo queda plano a 35 mm Comprueba: El techo debe quedar plano y a 35 mm del chasis.Coloca el panel y conecta
Pega el panel sobre el techo con dos trozos de cinta de doble cara. Lleva los cables hasta el motor y conéctalos retorciendo el cobre en cada patilla. Cubre cada unión con cinta aislante.
1 Pega el panel sobre el techo con dos trozos de cinta de doble cara 2 Retuerce cada cable en una patilla y cúbrelo con cinta aislante 3 Sujeta los cables para que no toquen las ruedas ni la correa Comprueba: Los cables no deben tocar las ruedas ni la correa: sujétalos al soporte con un trozo de cinta.Primera prueba al sol
Sal al sol directo y deja el coche en suelo liso. Debe arrancar solo en 1–2 segundos. Si va hacia atrás, intercambia los dos cables del motor.
1 Al sol directo y en suelo liso, arranca solo en 1 o 2 segundos 2 Si va hacia atrás, intercambia los dos cables del motor Decora
Pinta el chasis y el soporte con témperas o rotuladores, sin tocar el panel ni la correa. Deja secar 15 minutos antes de volver a probarlo.
1 Pinta el chasis y el soporte, sin tocar el panel ni la correa 2 Deja secar 15 minutos antes de volver a probarlo
¿Funciona? La prueba
Al sol directo, sobre suelo liso (terraza, pasillo, patio), marca una salida y una meta a 2 m. Cronometra el recorrido.
Qué debe pasar: Con un panel de 5 V / 150 mA a pleno sol, el coche recorre 2 m en unos 5–10 s (0,2–0,4 m/s). Con nubes se frena mucho o se para; a la sombra, se para.
Si algo falla
- El motor gira suelto pero el coche no avanza — La correa patina sobre el eje del motor o sobre la polea. Solución: Pon la funda de cable en el eje del motor, usa una goma más pequeña o levanta el motor con un trozo de cartón para tensar.
- El motor no gira ni al sol — Cable suelto, motor que necesita demasiada corriente o panel demasiado pequeño. Solución: Revisa las uniones; prueba panel y motor solos. Usa un motor de bajo arranque (RF-300). Un motor normal de juguete no arranca con un mini panel.
- El motor intenta girar pero se queda clavado — Correa demasiado tensa o ejes que rozan. Solución: Afloja la correa (baja el motor) y comprueba que cada rueda gira libre con el dedo.
- El coche va marcha atrás — La polaridad del motor está invertida. Solución: Intercambia los dos cables del motor.
- Va torcido — Ejes no paralelos o tapones descentrados. Solución: Comprueba con la regla que las pajitas están a 30 y 130 mm en ambos lados. Cambia el tapón que «bambolea».
- En casa no funciona — La luz LED o la de una ventana no tienen energía suficiente. Solución: Pruébalo al sol directo o con una bombilla halógena/incandescente de 40–60 W a 15 cm (sin tocarla: quema).
Seguridad
- Perforar tapones con clavo y martillo o taladro: siempre un adulto, con el tapón sobre una madera.
- La silicona caliente quema: el adulto aplica, el niño indica dónde.
- El cúter lo usa un adulto con regla metálica y base de corte.
- No mires al sol ni dejes el panel apuntando a los ojos de nadie con reflejos.
- Las lámparas halógenas queman: no las acerques a menos de 10 cm del cartón.
La ciencia detrás
Para los niños
El panel solar es como una hoja de planta que come luz: cuando el sol le da, empuja electricidad por los cables. Esa electricidad hace girar el motor muy, muy rápido, pero con poca fuerza, como un ratoncito corriendo. La goma y la rueda grande de cartón convierten ese giro rápido en uno más lento pero más fuerte, como cuando subes una cuesta con la bici en la marcha más blanda. Por eso, cuanto más sol, más corre el coche.
Para el adulto
Las células de silicio del panel generan una corriente proporcional a la irradiancia (≈ 1000 W/m² a pleno sol; diez veces menos con nubes). Un mini panel de 110 × 60 mm entrega como máximo ≈ 0,5–1 W. Un motor de corriente continua gira más rápido cuanto mayor es la tensión, y su par es proporcional a la corriente; con tan poca potencia necesitamos un motor de bajo arranque (bobinado de alta resistencia y poco rozamiento) y una reducción mecánica. La correa entre el eje de Ø 3 mm y la polea de Ø 20 mm da una relación ≈ 1:7: el eje trasero gira 7 veces más despacio que el motor pero con ≈ 7 veces más par (menos pérdidas), suficiente para vencer la rodadura de un coche de ≈ 60 g. Las pajitas actúan como cojinetes: la brocheta solo toca la pajita en una línea, reduciendo el rozamiento respecto a un agujero en el cartón. Invertir la polaridad invierte el sentido de la corriente y, con ella, el sentido de giro del motor.
- panel solar: placa que convierte la luz en electricidad.
- circuito: camino cerrado por el que circula la electricidad, de un polo al otro.
- polea: rueda con un canal por donde pasa una correa o una cuerda.
- reducción: transmisión que hace girar más lento pero con más fuerza.
- cojinete: pieza en la que gira un eje con poco rozamiento (aquí, la pajita).
Por edades
- 5–7 años: El adulto prepara chasis, polea, tapones perforados y el motor pegado. El niño pega las pajitas con cinta, ensarta ejes y ruedas, conecta los cables (retorciendo) y decora. Céntrate en «más sol = más rápido».
- 8–10 años: Siguen todos los pasos con ayuda solo en cúter, perforado y silicona. Que ellos descubran por qué patina la correa y cómo arreglarlo.
- 11–12 años: Que diseñen su propia carrocería y midan la velocidad (m/s) en distintas condiciones, haciendo una gráfica. Reto: calcular la relación de transmisión y probar tres poleas distintas.
En grupo o en clase
Equipos de 2–3 niños, un coche por equipo (≈ 6–10 € en componentes por coche). Antes de la sesión: perforar todos los tapones, precortar los chasis y probar cada pareja panel-motor. Sesión de 90 min: 10 min demostración, 60 min montaje, 20 min carrera en el patio con pista de 2 m marcada con tiza. Ten 2–3 motores y gomas de repuesto.
Retos
- Haz que el coche suba una rampa de 10° (una carpeta inclinada).
- Añade un segundo panel en paralelo (rojo con rojo, negro con negro) y compara la fuerza en la rampa.
- Diseña una carrocería que pese menos de 15 g y no haga sombra al panel.
- Construye un coche que gire en círculo: ¿qué tienes que cambiar en el eje delantero?