Disco giratorio de colores
Un disco de cartón de 10 cm con los siete colores del arcoíris, montado como una «zumbadera» en un cordel: al tirar y aflojar gira a más de 20 vueltas por segundo y los colores se funden en un gris claro casi blanco.
Qué va a aprender
- Que la luz blanca es una mezcla de colores y que el ojo puede «sumar» colores que le llegan muy rápido uno tras otro.
- Que la mezcla de luces (aditiva) y la de pinturas (sustractiva) no dan lo mismo: por eso el disco se ve gris claro y no blanco.
- Cómo un cordel retorcido almacena energía y la devuelve como giro (zumbadera).
- A dividir un círculo en partes iguales con el transportador (360 / 7 = 51,4°).
Prepara antes
- Imprime la hoja de discos en color al 100 % (sin «ajustar a la página») y comprueba que el disco A mide 100 mm.
- Corta los cordeles de 1 m de antemano (uno por niño).
- Si los niños son pequeños, perfora tú los agujeros antes de la sesión.
- Ten preparado un móvil con cámara lenta para el último experimento.
Materiales y herramientas
- Cartón corrugado — 1 trozo de 12 × 12 cm por disco
simple, 3 mm, liso - Folio impreso en color — 1 A4 (salen los 3 discos)
impresión a escala 100 %, papel normal de 80 g - Cordel grueso — 1 m por disco
algodón, bramante o lana gruesa de 1–2 mm de grosor - Barra de pegamento o cola blanca — un poco
para pegar el papel sobre el cartón - Rotuladores o témperas — 7 colores
rojo, naranja, amarillo, verde, celeste, azul y violeta, lo más intensos posible (solo si no imprimes en color)
Herramientas
- Tijeras — recortar los discos
- Compás o vaso de 10 cm — trazar el círculo si no imprimes
- Transportador — dividir en sectores de 51,4°
- Punzón, clavo fino o brocheta — perforar los agujeros de Ø 2 mm adulto
- Trozo de plastilina o corcho — apoyo para perforar
Piezas y plantillas
- A · Disco de los 7 colores ×1 — papel impreso en color (pegado sobre D)
- B · Disco de 3 primarios de la luz ×1 — papel impreso en color (pegado sobre cartón)
- C · Disco de Benham (colores fantasma) ×1 — papel impreso (pegado sobre cartón)
- D · Refuerzo del disco ×2 — cartón corrugado 3 mm
- E · Refuerzo del disco B ×1 — cartón corrugado 3 mm
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Paso a paso
Recorta el disco de colores
Recorta el disco A impreso en color (Ø 100 mm) siguiendo la línea exterior. Si no tienes impresora a color, imprime en blanco y negro y pinta cada sector con su color, apretando para que no quede blanco.
1 Imprime la hoja al 100 %: el disco A debe medir 100 mm 2 Recorta el disco A justo por la línea de fuera 3 Que no quede borde blanco alrededor del disco Comprueba: No debe quedar borde blanco alrededor: recorta justo por la línea.Recorta el refuerzo de cartón
Coloca el disco de papel sobre el cartón corrugado, traza su contorno con lápiz y recorta un círculo de cartón de Ø 100 mm (pieza D). Ojo: el disco B es más pequeño y su refuerzo (pieza E) mide Ø 80 mm; lo harás en el paso 9.
1 Pon el disco A sobre el cartón y traza su contorno 2 Recorta despacio girando el cartón, no la tijera 3 Ya tienes la pieza D, un círculo de cartón de 100 mm Truco: Recorta despacio y girando el cartón, no la tijera: el círculo saldrá más redondo y girará más estable.Pega el disco de colores
Unta el cartón con barra de pegamento y pega encima el disco A, con los bordes coincidiendo. Alisa con la mano desde el centro hacia fuera para que no queden burbujas.
1 Unta toda la cara del cartón con barra de pegamento 2 Baja el disco A encima, con los bordes coincidiendo 3 Alisa con la mano del centro hacia fuera Marca los agujeros
Los dos agujeros van en la línea horizontal que pasa por el centro, a 5 mm a cada lado (separados 10 mm). Si pintaste a mano, márcalos con la regla.
1 Apoya la regla en la línea que pasa por el centro 2 Marca un punto a 5 mm a cada lado del centro Comprueba: Mide: cada marca a 5 mm exactos del centro. Si están descentrados, el disco bailará.Perfora los agujeros adulto
Apoya el disco sobre una bola de plastilina o un corcho y atraviesa cada marca con un punzón o una brocheta hasta dejar agujeros de unos 2 mm.
1 El adulto apoya el disco en plastilina y atraviesa cada marca 2 Quedan dos agujeros de 2 mm, uno a cada lado del centro Pasa el cordel
Pasa el cordel de 1 m por un agujero y vuelve por el otro. Iguala las dos puntas y átalas con un nudo doble. Tienes un lazo de unos 45 cm con el disco en el centro.
1 Pasa el cordel por un agujero y vuelve por el otro 2 Iguala las dos puntas y átalas con un nudo doble 3 Sujeta el lazo por los extremos: el disco queda en la mitad Comprueba: Sujeta el lazo por los dos extremos: el disco debe quedar en la mitad.Enrolla el cordel
Sujeta un extremo del lazo con cada mano, con los dedos índices metidos en el lazo. Deja el cordel un poco flojo y haz girar el disco como una comba unas 20–30 vueltas, hasta que los dos tramos estén bien retorcidos.
1 Con el cordel flojo, voltea el disco como una comba 2 Da 20–30 vueltas hasta que los dos tramos estén bien retorcidos Truco: Si al principio cuesta, que otra persona gire el disco con la mano mientras tú sujetas el cordel.Tira y afloja
Separa las manos de golpe tirando hacia fuera: el disco gira muy rápido. Cuando el cordel se desenrolla del todo y empieza a enrollarse al revés, acerca un poco las manos; vuelve a tirar cuando se haya enrollado. Repite con ritmo.
1 Separa las manos de golpe: el disco gira muy rápido 2 Cuando se enrolle al revés, acerca un poco las manos 3 Repite con ritmo: los colores se funden en gris claro Comprueba: El disco zumba y los colores desaparecen: se ve un gris claro casi uniforme (según la impresora, con un ligero tono rosado o amarillento).Prepara y prueba los otros discos adulto
Prepara los discos B y C igual que el A (pasos 1–6): recorta cada uno, pégalo sobre su refuerzo de cartón (el C sobre otro círculo D de Ø 100 mm; el B sobre la pieza E de Ø 80 mm, trazada con el propio disco B), marca y perfora los dos agujeros a 5 mm del centro y pasa un cordel de 1 m. Después hazlos girar como el A: el B de 3 colores (Ø 80 mm) rápido y el C de Benham (blanco y negro) con vueltas más lentas, tirando suave.
1 Haz girar el disco B de 3 colores y compara el color 2 Gira el disco C despacio: aparecen colores tenues
¿Funciona? La prueba
Haz girar el disco A con el cordel delante de una ventana con buena luz natural y míralo a 30–50 cm.
Qué debe pasar: A plena velocidad (20–40 vueltas por segundo, el disco zumba) los colores desaparecen y el disco se ve gris claro uniforme, a veces con un tono ligeramente rosado o amarillento según la impresora. Al frenar, reaparecen los colores en forma de rayas y luego cada sector.
Si algo falla
- El disco no coge velocidad — Cordel demasiado fino o resbaladizo, o se tira demasiado tarde. Solución: Usa cordel de algodón de 1–2 mm y enrolla al menos 20 vueltas antes del primer tirón. Tira de golpe y afloja justo cuando el cordel queda recto.
- El disco bambolea y se para — Agujeros descentrados o disco poco redondo. Solución: Comprueba que los agujeros están a 5 mm del centro y en la misma línea. Recorta las «puntas» del contorno.
- Se siguen viendo colores — No gira lo bastante rápido o hay mucha diferencia de brillo entre sectores. Solución: Enrolla más vueltas (25–30) y tira de golpe justo cuando el cordel queda recto. Si el disco es muy ligero (cartón fino), pégale otro círculo de cartón detrás: con más peso gira más tiempo. Repinta los sectores pálidos para que todos tengan intensidad parecida.
- Se ve gris oscuro, no claro — Pinturas oscuras o poca luz. Solución: Míralo con luz natural intensa y usa colores claros y vivos (amarillo limón, celeste). Es normal que no sea blanco puro.
- El cordel se rompe o corta el cartón — Hilo de coser o agujeros muy cerca del borde de un cartón blando. Solución: Usa cordel más grueso; refuerza los agujeros con un trocito de cinta por cada cara antes de perforar.
Seguridad
- El disco gira muy rápido y su borde puede golpear: mantenlo lejos de la cara (a más de 30 cm) y de otras personas.
- No acerques el pelo largo al cordel en movimiento: recógetelo.
- El punzón o el clavo lo usa un adulto, perforando hacia una base blanda y nunca hacia la mano.
- El cordel retorcido puede pellizcar los dedos: no metas los dedos entre los dos tramos.
La ciencia detrás
Para los niños
Tus ojos son un poco lentos: cuando ven un color, se lo quedan un momentito aunque ya haya pasado. Si el disco gira muy deprisa, los siete colores pasan tan rápido por el mismo sitio que tus ojos los ven todos a la vez, mezclados. Y la mezcla de todos los colores de la luz es el blanco. Lo que pasa es que las pinturas no son luz pura, así que en vez de blanco brillante verás un gris clarito.
Para el adulto
Newton (1666–1672) descompuso la luz solar con un prisma y la recompuso con otro; el disco ilustra la recomposición por mezcla temporal. La retina integra la luz durante unos 20–50 ms: por encima de la frecuencia crítica de fusión (≈ 50–60 Hz para estímulos brillantes) un estímulo alternante se percibe como su promedio. Con 7 sectores, 10 vueltas/s dan 70 cambios de color por segundo, pero cada color solo se repite 10 veces por segundo, así que a esa velocidad aún se nota parpadeo; la fusión completa llega hacia 20–40 vueltas/s, que es lo que alcanza una zumbadera de cartón de 10 cm. El cordel retorcido es un resorte de torsión: al tirar, la tensión se convierte en par y el disco acelera; su inercia vuelve a retorcer el cordel en sentido contrario, y así sucesivamente. El color percibido es la media ponderada (mezcla aditiva promedio) de las reflectancias de los sectores: cada pigmento absorbe gran parte del espectro (mezcla sustractiva en cada sector) y refleja quizá un 30–60 %, de modo que el promedio es un gris de luminancia media, no blanco. El disco RGB funciona igual: promedia tres reflectancias de banda estrecha y da un gris más oscuro. El disco de Benham, en blanco y negro, provoca colores subjetivos (de Fechner–Benham) por las distintas respuestas temporales de los conos y de las vías de la retina; se ve mejor a 5–10 vueltas/s.
- espectro: todos los colores que forman la luz blanca, del rojo al violeta.
- síntesis aditiva: mezcla de luces de colores; todas juntas dan blanco.
- persistencia retiniana: el ojo guarda cada imagen una fracción de segundo.
- frecuencia: cuántas veces pasa algo en un segundo.
- sector: porción de un círculo entre dos radios, como un trozo de pizza.
Por edades
- 5–7 años: El adulto perfora y pasa el cordel. El niño recorta, pega y colorea (si no hay impresión en color) y practica con ayuda el movimiento de tirar y aflojar. Céntrate en «¿adónde se van los colores?».
- 8–10 años: Lo hacen todo menos perforar. Que comparen los discos A y B y que intenten pintar su propio disco con 2 colores para predecir el resultado.
- 11–12 años: Reto: dividir el círculo con el transportador en sectores de 51,4°, medir con cámara lenta las vueltas por segundo y calcular cuántas veces por segundo pasa cada color por el mismo punto.
En grupo o en clase
Individual (es barato y rápido): cada niño hace su disco A, y cada mesa de 5 comparte un disco B y un disco C para comparar. Para 25 niños: 25 hojas impresas en color (una por niño, con los 3 discos; los B y C se recortan solo de 5 de ellas), 35 trozos de cartón corrugado de 12 × 12 cm (de 2–3 cajas medianas, o cajas de cereales en dos capas) y 35 m de cordel. El docente perfora los agujeros con un punzón mientras los niños pegan. Sesión de 40 min: 5 min demostración, 20 min de construcción, 15 min de pruebas y comparación A/B/C junto a la ventana. Cuidado con el espacio: que giren los discos separados por al menos un brazo de distancia.
Retos
- Pinta un disco mitad amarillo y mitad azul y predice: ¿saldrá verde, como al mezclar esas pinturas, o gris? Pruébalo con proporciones 1:1 y 2:1 y explica el resultado (girando, el ojo promedia luces, no mezcla pinturas).
- Monta el disco sobre un motor de juguete con una pila de 1,5 V y compara la velocidad con la zumbadera.
- Haz un disco con más superficie de rojo, naranja y amarillo: ¿consigues un gris más cálido? ¿Y uno más «blanco»?
- Construye una peonza con un lápiz atravesando el disco por el centro y prueba el disco de Benham sobre ella.