Globo cohete en un hilo

Qué va a aprender

• La tercera ley de Newton: el globo empuja el aire hacia atrás y el aire empuja al globo hacia delante.
• Que el hilo guía elimina los giros locos de un globo suelto y convierte todo el empuje en avance.
• Que el rozamiento (pajita contra hilo) y la gravedad (hilo inclinado) frenan el cohete.
• A medir tiempo y distancia y calcular la velocidad media (v = distancia ÷ tiempo).
• A hacer pruebas justas: inflar siempre igual (calibrador) y cambiar solo una cosa.

Prepara antes

• Imprime los calibradores y las marcas de metro al 100 % y comprueba la línea roja de 50 mm de la cabecera de cada hoja.
• Busca un pasillo o una sala con 5 m libres en línea recta y dos puntos de anclaje firmes a la misma altura (unos 1–1,2 m).
• Infla y desinfla una vez cada globo antes de la sesión: el látex se ablanda y luego se infla más fácil.
• Ten globos de repuesto: alguno se pincha o pierde la forma.

Materiales y herramientas

• Globos alargados — 3–5 comprar
  «globos alargados» o «salchicha» de unos 10 × 40 cm inflados (no los de globoflexia de 5 cm, que cuestan mucho de inflar)
• Pajita — 1–2
  recta, de plástico o papel, Ø 6–8 mm
• Hilo liso — 5 m (+ 1 m para los nudos)
  hilo de pescar de nailon 0,3–0,5 mm o cordel liso de cometa
• Cinta adhesiva — 1 rollo
  transparente o de carrocero, de 19 mm
• Pinza de tender — 1
  de madera o plástico, para cerrar la boquilla mientras pegas
• Dos sillas pesadas o dos pomos de puerta — 2
  separados unos 4,5–5 m
• Cartulina — 1 hoja A4
  200–300 g, para los calibradores y las marcas de distancia

Herramientas

• Tijeras — cortar la pajita, la cinta y los calibradores
• Cinta métrica — medir la pista y la distancia recorrida
• Cronómetro (el del móvil) — medir el tiempo del recorrido
• Inflador de globos (opcional) — inflar sin cansarse y sin pasar saliva

Piezas y plantillas

• A · Guía (tramo de pajita) ×1 — pajita Ø 6–8 mm
• B · Hilo guía ×1 — hilo de pescar 0,3–0,5 mm
• C · Calibrador «lleno» (Ø 110 mm) ×1 — cartulina 200–300 g
• D · Calibrador «medio» (Ø 80 mm) ×1 — cartulina 200–300 g
• E · Marcas de distancia ×5 — cartulina

Paso a paso

1. Corta la pajita

   Corta un tramo de pajita de 80 mm (A). Si la pajita es doblable, usa la parte recta.

2. Enhebra el hilo

   Corta 6 m de hilo de pescar (B) y pasa una punta por dentro de la pajita. Desliza la pajita hasta el centro del hilo.

   Comprueba: Sujeta el hilo inclinado: la pajita debe deslizarse sola hacia abajo sin engancharse.

3. Ata el primer extremo adulto

   Ata una punta del hilo al respaldo de una silla pesada (o a un pomo) a 1–1,2 m del suelo, con dos nudos. Esa será la salida.

4. Tensa la pista adulto

   Lleva la otra punta a la segunda silla, a 4,5–5 m, y átala a la misma altura tirando fuerte. Aleja un poco la silla para tensar más si hace falta.

   Comprueba: En el centro el hilo no debe bajar más de 3–5 cm. Si cuelga más, el globo se frena al subir la cuesta final.

5. Marca los metros

   Pega las marcas E en el suelo bajo el hilo cada metro desde la salida (1, 2, 3, 4 y 5 m).

6. Infla el globo

   Infla un globo alargado hasta que pase justo por el calibrador «lleno» de 110 mm (C). No lo ates: cierra la boquilla con la pinza de tender, retorciéndola media vuelta antes.

   Truco: Si los niños no pueden inflarlo, usa un inflador de globos o que lo infle un adulto.

7. Pega el globo bajo la pajita

   Lleva la pajita al extremo de salida. Pon el globo debajo, con su eje paralelo al hilo y la boquilla hacia la salida. Pega 2 tiras de cinta de 12 cm atravesadas, separadas 4 cm, que abracen la pajita y bajen por los lados del globo.

   Comprueba: Mira desde atrás: la boquilla debe quedar justo debajo del hilo, en el centro, no torcida a un lado.

8. Cuenta atrás y suelta

   Uno sujeta el globo, otro prepara el cronómetro. A la de tres, quita la pinza y suelta el globo a la vez. Para el cronómetro cuando llegue al final o se pare.

   Comprueba: El globo debe salir en línea recta sin girar alrededor del hilo. Si gira, recoloca la boquilla centrada.

9. Mide y calcula

   Anota la distancia recorrida (con las marcas) y el tiempo. Divide distancia entre tiempo: si recorre 5 m en 2,5 s, la velocidad media es 2 m/s.

10. Repite para comparar

    Para recargar, despega con cuidado solo la cinta de un lado, infla de nuevo al mismo calibrador, cierra con la pinza y vuelve a pegar. Haz 3 tiros con cada prueba y calcula la media.

    Truco: Pon tiras de cinta nuevas cada 2–3 tiros; si aun así no pegan bien, cambia de globo.

¿Funciona? La prueba

Pista de 5 m de hilo de pescar bien tenso y horizontal, globo alargado inflado al calibrador de 110 mm. Suelta desde la marca 0 y cronometra.

Qué debe pasar: El globo recorre los 5 m en unos 2–3 s (velocidad media de 1,7–2,5 m/s) y llega al final todavía con algo de aire. Inflado al calibrador «medio» (80 mm) suele quedarse en 2–4 m. Con hilo de lana áspera, recorre menos de la mitad.

Si algo falla

• El globo gira alrededor del hilo y se queda colgando — Globo pegado encima del hilo o boquilla torcida. Solución: Pega el globo debajo de la pajita y con la boquilla centrada justo debajo del hilo.
• Se para a mitad de pista — Hilo rugoso, hilo flojo (cuesta arriba al final) o globo poco inflado. Solución: Usa hilo de pescar, tensa más e infla al calibrador «lleno».
• Sale haciendo curvas y golpea el hilo — Globo pegado torcido respecto al hilo. Solución: Alinea el globo paralelo al hilo antes de pegar las tiras.
• El globo se desinfla antes de soltarlo — Boquilla mal cerrada. Solución: Retuerce la boquilla media vuelta y cierra con la pinza de tender.
• La cinta se despega del globo — Globo con polvo o talco, o cinta reutilizada. Solución: Limpia el globo con un trapo seco y usa tiras nuevas cada 2–3 tiros.
• El globo explota al inflarlo — Inflado excesivo. Solución: Para al llegar al calibrador de 110 mm; los globos alargados se rompen por el extremo si se fuerzan.

Seguridad

• Globos: riesgo de asfixia para menores de 8 años con globos sin inflar o trozos de globos rotos. Un adulto los vigila y recoge enseguida los restos.
• Comprueba si alguien del grupo tiene alergia al látex; en ese caso, usa globos sin látex.
• Señaliza el hilo con cintas de colores colgando: a la altura del cuello es peligroso si alguien corre por la sala.
• Los globos son de uso individual (cada niño el suyo) o se inflan con inflador.
• No ates el hilo a puertas que alguien pueda abrir de golpe.

La ciencia detrás

Para los niños

El globo inflado está apretando el aire de dentro, como cuando aprietas una botella de agua. Cuando abres la boquilla, el aire sale disparado hacia atrás. Y aquí está la magia: si el globo empuja el aire hacia atrás, el aire empuja al globo hacia delante, igual que cuando estás en patines y empujas una pared: tú sales hacia atrás. El hilo es como un raíl de tren: no deja que el globo se vaya loco por la habitación y lo lleva recto hasta la meta.

Para el adulto

El látex estirado mantiene el aire interior a una sobrepresión de unos 2–4 kPa. Al abrir la boquilla, el aire sale por la sección de la boquilla (≈ 0,5 cm²) a gran velocidad; la variación de cantidad de movimiento del aire expulsado hacia atrás implica, por conservación de la cantidad de movimiento (tercera ley de Newton), una fuerza igual y de sentido contrario sobre el globo: empuje ≈ 2·ΔP·A ≈ 0,2–0,4 N durante 1–2 s. El globo con la pajita pesa ≈ 5 g más el aire, de modo que la aceleración inicial es muy alta y la velocidad queda limitada por el rozamiento aerodinámico (proporcional a v²) y por el rozamiento de la pajita con el hilo. El hilo guía restringe el movimiento a un grado de libertad: sin él, cualquier desalineación entre la línea de empuje y el centro de masa produce un par que hace girar el globo de forma caótica. Por eso conviene que el globo cuelgue bajo el hilo (centro de masa por debajo, posición estable) y que la boquilla esté alineada. Al inclinar el hilo, la componente del peso a lo largo del hilo (m·g·sen α) se resta del empuje. Un globo más inflado lleva más aire y a algo más de presión: más impulso total y mayor alcance. Es el mismo principio de los cohetes reales, que no «se apoyan» en el aire, sino que expulsan masa hacia atrás.

• acción y reacción: si empujas algo, ese algo te empuja a ti con la misma fuerza en sentido contrario.
• propulsión: avanzar expulsando algo hacia atrás (aire, agua, gases).
• rozamiento: fuerza que frena cuando dos cosas se frotan (la pajita y el hilo).
• velocidad media: distancia recorrida dividida entre el tiempo que se tarda.
• guía: camino (raíl, hilo) que obliga a algo a moverse en línea recta.

Por edades

• 5–7 años: El adulto ata la pista e infla. El niño enhebra la pajita, pega las tiras y suelta. Céntrate en «el aire va para atrás, el globo para delante».
• 8–10 años: Montan la pista en parejas, usan el calibrador y cronometran. Calculan la velocidad con calculadora.
• 11–12 años: Hacen tablas y gráficas de distancia frente a inflado e inclinación, y calculan la velocidad media. Reto: medir la masa del globo y estimar el empuje.

En grupo o en clase

Equipos de 3 (inflador, lanzador y cronometrador), con 2–3 pistas paralelas de 5 m separadas 1 m en el gimnasio o el pasillo para hacer carreras. Por equipo: 3 globos, 1 pajita, 1 pinza y cinta. Antes: tensar las pistas y pegar las marcas de metro. Sesión de 40 min: 5 min de demostración, 10 min de preparación, 20 min de carreras y experimentos (cada equipo prueba una variable) y 5 min de puesta en común.

Retos

• Gana una carrera en dos hilos paralelos contra otro equipo.
• Haz un cohete que suba un hilo vertical de 2 m.
• Fabrica un carenado de cartulina (morro y aletas) que pese menos de 3 g y comprueba si va más rápido.
• Consigue que el globo vuelva: monta una pista de ida y vuelta con dos globos en sentidos opuestos.
• Calcula la velocidad media de tu mejor tiro en km/h (multiplica m/s por 3,6).

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