Esfera de nieve en un tarro
Un tarro de vidrio con una figurita pegada a la tapa y lleno de agua espesada con glicerina y purpurina: al darle la vuelta y agitarlo, «nieva» despacio alrededor de la figura durante 20–40 segundos.
Qué va a aprender
- Que la viscosidad de un líquido (lo espeso que es) frena los objetos que caen dentro: con glicerina la purpurina tarda 3–5 veces más en llegar al fondo.
- Que hay cosas que se hunden y cosas que flotan según su densidad comparada con la del líquido (la purpurina se hunde; el poliestireno flota).
- Que las partículas planas caen más despacio y «planeando» que las redondas del mismo material.
- A hacer un experimento justo: cambiar una sola cosa (la cantidad de glicerina) y medir el tiempo de la nevada.
Prepara antes
- El día antes: lava el tarro y la tapa con agua caliente y jabón, quita la etiqueta y sécalos.
- Hierve 300 ml de agua 2 minutos y déjala enfriar tapada.
- Prueba que la figura y el tapón-pedestal pasan por la boca del tarro y que la tapa cierra con ellos puestos.
- Pega la figura (pasos 1–3) con tiempo: epoxi al menos 1 h antes, silicona 24 h antes.
- Si el tarro es de vidrio y los niños son pequeños, ten preparada la versión en tarro de plástico.
Materiales y herramientas
- Tarro de vidrio con tapa de rosca — 1
≈ 370 ml (de mermelada o conservas), Ø ≈ 70 mm, boca ≈ 55–60 mm, tapa metálica que cierre sin oxidar - Figurita de plástico — 1
de plástico duro, máx. 45 mm de alto y que quepa por la boca del tarro (las de Kinder, Playmobil, figuras de tarta) - Tapón de plástico — 1
Ø 30 mm, de botella, como pedestal (≈ 15 mm de alto) - Glicerina líquida — 110 ml comprar
glicerina vegetal o de farmacia (glicerol), transparente - Agua — 230 ml
hervida 2 minutos y enfriada, o agua destilada (de plancha sin perfume) - Purpurina — 1 cucharadita rasa (≈ 3–5 g)
plástica (no de papel), mezcla de fina y gruesa, plateada, blanca o iridiscente - Lavavajillas líquido — 1 gota
transparente - Pegamento epoxi de 5 minutos — 1 dosis
bicomponente transparente, resistente al agua - Lija — 1 trozo de 5 × 5 cm
grano 120, para rascar el interior de la tapa - Cinta aislante o de teflón — 30 cm
para sellar la rosca
Herramientas
- Vaso medidor o jarra graduada — medir agua y glicerina
- Cucharilla y palito de madera — echar la purpurina y remover
- Cazo — hervir el agua (o preparar el almíbar) adulto
- Bandeja y trapo — trabajar encima: siempre se derrama algo
- Cronómetro (móvil) — medir cuánto dura la nevada
Piezas y plantillas
- A · Cinta decorativa de la tapa ×1 — cartulina o papel de regalo
- B · Paisaje de fondo ×1 — cartulina 200 g
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Paso a paso
Lija la tapa y el tapón adulto
Rasca con la lija el centro del interior de la tapa (un círculo de 3 cm) y las dos caras del tapón-pedestal: el borde de la boca (el aro que se pegará a la tapa) y la cara plana de arriba (donde irá la figura), hasta que queden mates. El pegamento agarra mucho mejor sobre superficie rugosa.
1 Busca el círculo central de 3 cm dentro de la tapa 2 Rasca el centro con la lija hasta que quede mate 3 Lija también el tapón: el borde y la cara plana Pega el pedestal adulto
Pon epoxi en el borde lijado del tapón de 30 mm (mezcla las dos partes a partes iguales) y pégalo boca abajo en el centro del interior de la tapa, con el aro apoyado en la zona lijada. Así la figura quedará 15 mm más alta y no se esconderá detrás del reborde de la tapa.
1 Mezcla las dos partes del epoxi a partes iguales 2 Pega el tapón boca abajo en el centro de la tapa 3 Apóyala en el tarro: el pedestal debe quedar centrado Comprueba: Pon la tapa en el tarro boca abajo (sin enroscar): el pedestal debe quedar centrado.Pega la figura adulto
Pega la figurita encima del tapón con otra gota de epoxi, mirando hacia el frente. Deja curar 1 hora (epoxi de 5 min) o 24 horas si usas silicona.
1 Pon una gota de epoxi en el tapón y apoya la figura de frente 2 Déjalo curar 1 hora sin tocarlo (24 h con silicona) 3 Empuja la figura con un dedo: no debe moverse Comprueba: Pasado el tiempo de curado, empuja la figura suavemente con un dedo: no debe moverse nada.Truco: Si la figura es muy ligera y hueca, rellénala antes con un poco de silicona: con aire dentro tiende a flotar y despegarse.Prueba el tamaño
Mete la figura con la tapa dentro del tarro vacío y enrosca. Comprueba que la figura no toca el cristal y que la tapa cierra entera.
1 Mete la figura con la tapa en el tarro vacío 2 Enrosca: la figura no debe tocar el cristal Mezcla el líquido
En la jarra, mezcla 230 ml de agua hervida y fría con 110 ml de glicerina (proporción 2:1). Remueve 30 segundos hasta que no veas «hilos» transparentes moviéndose.
1 Echa 230 ml de agua hervida y fría en la jarra 2 Añade 110 ml de glicerina hasta la marca de 340 3 Remueve 30 segundos hasta que no se vean hilos Truco: Sin glicerina: disuelve 120 g de azúcar en 120 ml de agua caliente, deja enfriar y mézclalo con 200 ml de agua.Llena el tarro
Vierte el líquido en el tarro hasta 2 cm por debajo del borde. La figura ocupará espacio al meterla: así no rebosará.
1 Vierte el líquido de la jarra en el tarro 2 Para a 2 cm del borde: la figura ocupará sitio Añade la nieve
Echa 1 cucharadita rasa de purpurina (o media de purpurina y media de cáscara de huevo triturada) y 1 gota de lavavajillas. Remueve con el palito hasta que toda la purpurina se hunda.
1 Echa 1 cucharadita rasa de purpurina 2 Añade 1 gota de lavavajillas 3 Remueve hasta que toda la purpurina se hunda Comprueba: No debe quedar purpurina flotando en la superficie: si queda, remueve más o añade otra gota de lavavajillas.Prueba la velocidad
Remueve fuerte y cronometra cuánto tarda casi toda la purpurina en llegar al fondo. Lo ideal son 20–40 segundos. Si cae en menos de 15 s, añade 30 ml más de glicerina; entre 15 y 20 s, añade 15 ml. Si tarda más de 40 s, añade 30 ml de agua hervida y fría (con tanta glicerina la nieve se queda flotando a media altura). Antes de añadir, saca con una cuchara la misma cantidad de mezcla para que el nivel siga a 2 cm del borde, y repite la prueba.
1 Remueve fuerte para levantar toda la purpurina 2 Cronometra: lo ideal es que tarde 20–40 segundos 3 Si tarda menos de 15 s, añade 30 ml de glicerina y repite Comprueba: Tras el ajuste, la purpurina tarda entre 20 y 40 segundos en caer.Mete la figura y cierra
Introduce la figura boca abajo en el líquido despacio para que no salpique, y enrosca la tapa. Si rebosa, sécalo; si queda mucho aire, abre y añade líquido hasta casi el borde.
1 Mete la figura boca abajo en el líquido, despacio 2 Enrosca la tapa y seca lo que rebose 3 Dale la vuelta: la burbuja debe ser como una lenteja Comprueba: Al darle la vuelta, la burbuja de aire debe ser como una lenteja o un garbanzo, no mayor.Sella la rosca adulto
Seca la rosca, desenrosca un poco, pon un cordón fino de silicona (o 2 vueltas de cinta de teflón) en la rosca del tarro y enrosca fuerte. Por fuera, da una vuelta de cinta aislante en la unión tapa–cristal.
1 Pon un cordón fino de silicona en la rosca del tarro 2 Enrosca la tapa con fuerza 3 Da una vuelta de cinta aislante en la unión tapa–cristal Decora
Pega la cinta decorativa A alrededor del canto de la tapa y el paisaje B por fuera en la parte trasera del tarro, con cinta transparente en los bordes.
1 Pega la cinta A alrededor del canto de la tapa 2 Pega el paisaje B por fuera, en la parte de atrás 3 Así queda: cinta en la tapa y paisaje detrás Haz nevar
Pon el tarro boca abajo (tapa en la mesa, figura de pie) y agítalo 3 segundos. Déjalo quieto sobre la mesa y mira cómo nieva alrededor de la figura.
1 Agita el tarro boca abajo 3 segundos 2 Déjalo quieto en la mesa y mira cómo nieva
¿Funciona? La prueba
Agita el tarro 3 segundos, déjalo sobre la mesa y cronometra hasta que casi toda la purpurina esté en el suelo de la escena (sobre la tapa). Repite 3 veces y haz la media.
Qué debe pasar: Con agua sola la nevada dura ≈ 8–12 s. Con 1 parte de glicerina por 2 de agua, ≈ 25–40 s; las partículas planas bajan planeando y brillando. Después de 24 h boca abajo no debe haber ni una gota en la mesa.
Si algo falla
- La purpurina cae demasiado rápido — Poca glicerina o purpurina muy gruesa. Solución: Añade glicerina de 30 en 30 ml (hasta mitad y mitad) o usa purpurina más fina.
- La purpurina se queda flotando arriba — Tensión superficial: la purpurina seca no se moja. Solución: Añade 1 gota de lavavajillas y remueve; nunca más de 2 gotas (hace espuma).
- La figura se despega — Superficies lisas sin lijar, pegamento sin curar o pegamento no resistente al agua. Solución: Vacía, seca 1 día, lija y vuelve a pegar con epoxi esperando el tiempo de curado completo.
- El agua se pone turbia o amarilla en unas semanas — Agua del grifo con microbios, almíbar que fermenta, figura pintada que destiñe o tapa que se oxida. Solución: Usa agua hervida o destilada, glicerina en vez de azúcar, y figuras de plástico sin pintar; barniza la tapa por dentro o usa tarro con tapa plástica.
- Gotea por la tapa — Rosca sin sellar o tapa con la junta dañada. Solución: Sella con silicona en la rosca y cinta aislante por fuera; cambia la tapa si la junta está rota.
- Hay una burbuja grande de aire — Se llenó poco o la figura es pequeña. Solución: Abre y rellena con más mezcla hasta casi el borde antes de cerrar.
Seguridad
- Vidrio: si el tarro se cae puede romperse; con niños de 5–7 años usa un tarro de plástico o trabaja sobre una bandeja y una toalla.
- El epoxi y la silicona los aplica un adulto con ventilación; no tocar el pegamento sin curar y lavarse las manos.
- La purpurina no se come y se pega en los ojos: no frotarse los ojos con las manos con purpurina; lavarse las manos al acabar.
- Si usas agua hervida o almíbar caliente, espera a que esté fría antes de que la toquen los niños.
- Residuos: el líquido con purpurina no se tira por el fregadero en grandes cantidades (son microplásticos): fíltralo con un filtro de café y tira la purpurina a la basura.
La ciencia detrás
Para los niños
Cuando agitas el frasco, la purpurina sube y luego quiere caer, porque pesa más que el agua. Pero para caer tiene que apartar el agua de su camino. Si el agua es espesa, como la miel, le cuesta mucho más apartarla y cae despacito, como si llevara un paracaídas. Por eso la nieve dura mucho más con glicerina. Y como la purpurina es plana, se balancea al bajar como las hojas de un árbol.
Para el adulto
Una partícula que cae en un líquido alcanza enseguida una velocidad terminal en la que su peso aparente (peso menos empuje de Arquímedes) se iguala a la fuerza de arrastre. Para partículas pequeñas y lentas (número de Reynolds bajo) rige la ley de Stokes: v = 2·(ρp − ρf)·g·r² / (9·μ). La velocidad es inversamente proporcional a la viscosidad μ y proporcional a la diferencia de densidades. La purpurina de PET tiene ρ ≈ 1,38 g/cm³; el agua, 1,00 g/cm³ y μ ≈ 1 mPa·s. Una mezcla de 1/3 de glicerina tiene ρ ≈ 1,08 g/cm³ y μ ≈ 2,5–3 mPa·s: la viscosidad se triplica y la diferencia de densidades baja de 0,38 a 0,30, así que la caída es ≈ 3–4 veces más lenta. Al 50 % (μ ≈ 6 mPa·s) es ≈ 8 veces más lenta. Las partículas planas además oscilan y planean (caída en «hoja seca»), lo que aumenta su recorrido y da el efecto de nieve. El poliestireno expandido (ρ ≈ 0,02–0,05 g/cm³) tiene ρp < ρf y flota: no sirve. La gota de tensioactivo (lavavajillas) baja la tensión superficial para que las partículas secas se mojen y no queden sostenidas en la superficie. El almíbar funciona por el mismo motivo (una disolución de azúcar al 50 % tiene μ ≈ 15 mPa·s), pero puede fermentar.
- viscosidad: lo espeso que es un líquido: la miel es muy viscosa y el agua poco.
- densidad: cuánto pesa un trozo de material comparado con su tamaño; lo más denso que el agua se hunde.
- flotar: quedarse arriba en un líquido porque se es menos denso que él.
- sedimentar: irse depositando en el fondo las partículas que estaban sueltas en un líquido.
- glicerina: líquido transparente, espeso y dulzón que se mezcla con el agua y la espesa.
Por edades
- 5–7 años: El adulto pega la figura y sella. El niño mide el agua y la glicerina con la jarra, echa la purpurina, remueve, cronometra con ayuda y decora la tapa. Mejor en tarro de plástico.
- 8–10 años: Hacen todo salvo el epoxi y el sellado; preparan dos versiones (con y sin glicerina) y comparan tiempos.
- 11–12 años: Hacen el experimento de las 4 concentraciones con una gráfica tiempo–% de glicerina y explican la ley de Stokes con sus palabras.
En grupo o en clase
Individual o por parejas. El adulto pega las figuras en las tapas el día antes (epoxi). Por mesa de 4: una jarra con la mezcla 2:1 ya preparada, un bote de purpurina con cucharilla y lavavajillas. 30 min: 5 min de demostración (vaso de agua sola contra vaso con glicerina), 15 de llenado y cierre, 10 de decorar y cronometrar. El sellado de las roscas lo hace el adulto al final. Ten bandejas y trapos, y tarros de plástico para los más pequeños.
Retos
- Consigue una nevada que dure exactamente 1 minuto ajustando la glicerina.
- Haz una bola de nieve con dos «nieves» que caigan a velocidades distintas.
- Diseña una bola de nieve en la que algo suba en lugar de bajar (pista: algo menos denso que la mezcla, sujeto con un hilo).
- Añade un LED con pila de botón bajo la tapa (por fuera, en una peana de cartón) para iluminar la nevada de noche.