Razzo ad aceto e bicarbonato

Cosa imparerà

• Che mescolando un acido (aceto) e una base (bicarbonato) si produce un gas nuovo: l'anidride carbonica.
• Che un gas chiuso spinge su tutte le pareti e che la pressione sale quanto più gas si produce nello stesso spazio.
• La terza legge di Newton: l'aceto schizza verso il basso e la bottiglia verso l'alto.
• Che le alette stabilizzano il volo e servono anche da zampe per decollare dritto.
• A controllare le variabili: cambiare una sola cosa (aceto, bicarbonato, alette) e misurare il risultato.

Prepara prima

• Stampa le sagome al 100 % e verifica con un righello la linea rossa di 50 mm dell'intestazione.
• Cerca un posto all'aperto, sgombro, con terreno solido e piano (cortile, campo, parco senza gente vicino) e senza vento forte. Bagnerai il terreno con l'aceto.
• Taglia il tappo a 30 mm e verifica come si adatta alla bottiglia prima della sessione.
• Prepara in anticipo 4 pacchetti di bicarbonato (con il loro filo) in un contenitore ermetico asciutto: così ogni lancio richiede 1 minuto.
• Porta un secchio d'acqua, carta da cucina, un asciugamano vecchio e occhiali per tutti.

Materiali e attrezzi

• Bottiglia di bibita gassata — 1
  PET da 500 ml, cilindrica (Ø ≈ 64 mm, ≈ 205 mm di altezza), senza ammaccature, senza etichetta
• Tappo di sughero naturale da vino — 1 (meglio 2, uno di scorta)
  Ø 24 mm, di sughero naturale o agglomerato (quelli sintetici di plastica fanno troppa presa)
• Aceto di vino o di alcol — 150 ml per lancio (≈ 600 ml per 4 lanci)
  acidità 5–6 % (è scritta sull'etichetta)
• Bicarbonato di sodio — 1 cucchiaio raso (≈ 12 g) per lancio
  bicarbonato da cucina; non lievito chimico
• Carta da cucina — 1 quadrato di 10 × 10 cm per lancio
  un solo velo (separalo se è a due veli)
• Filo da cucito — 40 cm per lancio
  cotone o poliestere sottile (non lana: lascia uscire il gas)
• Cartone ondulato — 1 pezzo di 25 × 22 cm
  semplice, 3 mm, liscio
• Nastro da imballaggio — ≈ 60 cm
  trasparente o marrone, largo 48 mm
• Stick di colla a caldo — 1
  per pistola per colla a caldo

Attrezzi

• Caraffa graduata e imbuto — misurare e versare i 150 ml di aceto
• Cucchiaio da tavola — misurare il bicarbonato (raso)
• Coltello seghettato — tagliare il tappo a 30 mm adulto
• Taglierino, righello di metallo e tappetino da taglio — tagliare le alette adulto
• Pistola per colla a caldo — incollare le linguette delle alette alla bottiglia adulto
• Pennarello indelebile — segnare la posizione delle alette sulla bottiglia
• Occhiali protettivi — un paio per ogni persona vicina al lancio
• Metro a nastro — segnare la distanza di sicurezza di 5 m e misurare i lanci

Pezzi e sagome

• A · Aletta-zampa ×3 — cartone ondulato 3 mm
• B · Disco di ripartizione a 120° ×1 — carta
• C · Pacchetto di bicarbonato ×1 — carta da cucina a 1 velo
• D · Tappo accorciato ×1 — sughero naturale Ø 24 mm

Passo passo

1. Prepara la bottiglia

   Lava la bottiglia da 500 ml, togli l'etichetta e asciugala all'esterno. Stringi la bottiglia con la mano: se ha crepe o ammaccature forti, cambiala con un'altra.

2. Taglia e regola il tappo adulto

   Taglia il tappo a 30 mm di lunghezza con un coltello seghettato. Infilalo nella bocca della bottiglia ruotandolo finché non entrano 12 mm (segna questa profondità sul tappo con il pennarello).

   Verifica: Con il tappo inserito, stringi la bottiglia vuota con due mani: il tappo non deve saltare. Poi devi riuscire a toglierlo ruotandolo con la mano. Se esce da solo, infilalo 3 mm di più; se è durissimo, carteggia il tappo.

3. Segna la posizione delle alette

   Ritaglia il disco B. Metti la bottiglia in piedi sopra, centrata nel cerchio della sua misura, e fai un segno sulla base della bottiglia su ciascuna delle 3 linee. Prolunga ogni segno in linea retta lungo tutto il corpo appoggiando il pennarello su un libro.

   Verifica: Le 3 linee devono stare alla stessa distanza tra loro (≈ 67 mm misurati con una striscia di carta intorno).

4. Taglia le tre alette adulto

   Incolla la sagoma A sul cartone con le onde per il lungo e taglia 3 alette uguali con taglierino e righello. Segna la piega della linguetta di 10 mm con una penna scarica e piegala a 90°.

   Verifica: Metti le 3 alette una sull'altra: devono coincidere. Se una è più lunga, il razzo resterà storto.

5. Incolla le alette adulto

   Metti la bottiglia a testa in giù. Appoggia ogni aletta sulla sua linea con il segno «BOCCA BOTTIGLIA» proprio all'altezza del bordo della bocca, e incolla la linguetta con un cordone di colla a caldo. Tieni fermo 20 secondi finché si raffredda.

   Trucco: Se la tua bottiglia ha la spalla più lunga, la linguetta può finire sull'inizio della curva: non importa, ciò che conta è la linea della bocca.

6. Rinforza con il nastro

   Dai 2 giri di nastro da imballaggio intorno alla bottiglia sopra le 3 linguette, uno nella parte alta e uno nella parte bassa delle linguette. Premi il nastro contro il cartone con l'unghia.

   Verifica: Tira delicatamente ogni aletta: non deve muoversi né staccarsi.

7. Prova il razzo da fermo

   Metti il tappo e posiziona il razzo a testa in giù appoggiato sulle 3 zampe su un tavolo. Deve stare dritto, senza zoppicare, e la punta del tappo deve restare ad almeno 20 mm dal tavolo.

   Verifica: Guarda il razzo da due lati: deve essere verticale. Se zoppica, accorcia di 1–2 mm la zampa più lunga.

8. Prepara il pacchetto di bicarbonato

   Taglia un quadrato di carta da cucina di 10 × 10 cm (un velo). Metti 1 cucchiaio raso di bicarbonato (≈ 12 g) in una riga a 2 cm dal bordo e arrotolalo come un sigaro di circa 15 mm di spessore. Attorciglia le due estremità.

   Verifica: Infila il pacchetto nella bocca di una bottiglia vuota: deve passare senza forzare. Se non passa, arrotolalo più sottile.

9. Lega il filo

   Lega un filo da cucito di 40 cm a una delle estremità attorcigliate del pacchetto con due nodi. Prepara così tutti i pacchetti che userai e conservali in un contenitore ermetico asciutto.

10. Prepara la zona di lancio adulto

    Esci all'aperto. Scegli un punto di terreno solido e piano e segna con il gesso o una corda una linea di sicurezza a 5 m. Tutti indossano gli occhiali e restano dietro la linea, tranne l'adulto che lancia.

11. Versa l'aceto

    Con la bottiglia in piedi (bocca in su), versa 150 ml di aceto misurati con la caraffa e l'imbuto. Arriva a circa 5 cm di altezza: più o meno un quarto dell'altezza della bottiglia (e un terzo del suo volume).

12. Appendi il pacchetto e tappa adulto

    Infila il pacchetto nella bottiglia tenendolo per il filo, in modo che la sua estremità superiore penda circa 3 cm sotto la bocca SENZA toccare l'aceto: poiché il pacchetto misura circa 8 cm, la sua punta resta a circa 4 cm dal liquido. Metti sopra il tappo pinzando il filo contro il collo e infilalo ruotando fino al segno dei 12 mm. Lascia pendere fuori 5 cm di filo, senza incollarlo.

    Verifica: Guarda dal lato: il pacchetto pende asciutto sopra l'aceto. Se l'ha toccato e fa già le bolle, posiziona subito il razzo e allontanati.

13. Capovolgi, posiziona e allontanati adulto

    Capovolgi di colpo la bottiglia a testa in giù e appoggiala sulle sue 3 zampe nel punto segnato, con le alette a terra. L'aceto cade sul pacchetto e inizia a fare le bolle. Cammina (senza correre) fino alla linea dei 5 m.

    Trucco: Non agitare la bottiglia e non chinarti sopra dopo averla capovolta.

14. Decollo

    Conta ad alta voce: tra 10 e 40 secondi dopo, il tappo salta, l'aceto schizza verso il basso e il razzo sale di alcuni metri. Aspetta che cada e smetta di muoversi prima di andare a prenderlo.

15. Se non decolla in 2 minuti adulto

    Aspetta altri 2 minuti dalla linea. Poi l'adulto, con gli occhiali, si avvicina di lato (mai sotto la bocca), copre il razzo con un asciugamano vecchio, lo corica puntandolo lontano da tutti e toglie il tappo ruotandolo piano per far uscire il gas.

16. Ricarica e pulisci

    Sciacqua la bottiglia con acqua, togli la carta usata e verifica che le alette siano ancora salde. Ricomincia dal passaggio «Versa l'aceto» con un pacchetto nuovo. Alla fine, sciacqua il terreno con un secchio d'acqua.

Funziona? La prova

Lancia in un posto aperto con 150 ml di aceto e 12 g di bicarbonato, con tutti dietro la linea dei 5 m. Conta i secondi fino al decollo e segna dove cade il razzo.

Cosa deve succedere: Il tappo salta dopo 10–40 s. Il razzo sale tra 2 e 6 m (più o meno l'altezza di un primo o secondo piano) con un getto di schiuma di aceto sotto, e cade a pochi metri dal punto di partenza.

Se qualcosa non va

• Il tappo salta ma il razzo si alza appena — Il tappo è lento e salta a bassa pressione. Soluzione: Infila il tappo 3–4 mm di più o usa un tappo un po' più grosso. Verifica che regga una stretta forte con la bottiglia vuota.
• Passano 2 minuti e non decolla — Tappo troppo stretto, gas che esce lungo il filo o il pacchetto non si è bagnato. Soluzione: Segui la procedura per la mancata partenza (asciugamano, di lato, puntato lontano). Poi carteggia un po' il tappo, usa un filo più sottile o verifica che il pacchetto finisca dentro l'aceto quando capovolgi.
• Inizia a fare le bolle prima di capovolgere la bottiglia — Il pacchetto pende troppo in basso e tocca l'aceto. Soluzione: Accorcia il tratto di filo dentro la bottiglia: l'estremità superiore del pacchetto deve stare a circa 3 cm dalla bocca, e la sua punta a diversi centimetri dall'aceto.
• Il razzo parte storto o cade di lato — Alette di lunghezza diversa o non ripartite a 120°. Soluzione: Pareggia le zampe accorciando la più lunga e verifica la ripartizione con il disco B.
• Il pacchetto non entra dalla bocca — È fatto a pallina. Soluzione: Arrotolalo come un sigaro di 15 mm di spessore; la bocca misura ≈ 21 mm all'interno.
• Un'aletta si stacca all'atterraggio — La colla a caldo non fa buona presa sulla plastica liscia. Soluzione: Carteggia con carta vetrata fine la zona della bottiglia prima di incollare e dai un giro in più di nastro da imballaggio.

Sicurezza

• Solo all'aperto, con occhiali protettivi e con tutti a 5 m. Nessuno si mette mai sopra o sotto la bocca della bottiglia.
• Usa sempre una bottiglia di PET da bibita e un tappo di sughero. Mai bottiglie di vetro né tappi a vite: una bottiglia chiusa con il tappo a vite può scoppiare.
• Se non decolla, non avvicinarti prima di 2 minuti e mai davanti alla bocca: copri con un asciugamano, punta lontano e togli il tappo piano.
• L'aceto brucia negli occhi: se schizza, lava con molta acqua per 5 minuti.
• Coltello, taglierino e colla a caldo: solo l'adulto.
• I residui (acetato di sodio sciolto in acqua) non sono pericolosi: puoi buttarli nel lavandino o bagnare il terreno con acqua.

La scienza che c'è dietro

Per i bambini

L'aceto è un acido e il bicarbonato è una base: quando si toccano litigano e fabbricano tantissime bollicine di un gas che si chiama anidride carbonica, lo stesso delle bibite gassate. Dentro la bottiglia chiusa non ci stanno, quindi spingono sulle pareti e sul tappo sempre più forte, come quando gonfi un palloncino. Alla fine il tappo non regge e vola via verso il basso insieme all'aceto. E siccome tutto ciò che spingi da una parte ti spinge dall'altra, la bottiglia schizza verso l'alto.

Per l'adulto

Reazione: NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + H2O + CO2. 12 g di bicarbonato (M = 84 g/mol) sono 0,14 mol; 150 ml di aceto al 6 % contengono ≈ 9 g di acido acetico (M = 60 g/mol) = 0,15 mol, quindi reagiscono in modo quasi stechiometrico e liberano ≈ 0,14 mol di CO2, circa 3,4 L a 25 °C e 1 atm. Una parte si scioglie, ma ne basta una frazione nei ≈ 350 ml di spazio libero per alzare la pressione di 1–3 bar, che è quando un tappo di sughero naturale infilato 12 mm in un collo di Ø 21 mm (area ≈ 3,5 cm²) vince il suo attrito (≈ 40–100 N). Se il tappo non saltasse, la pressione potrebbe superare gli 8 bar, vicino al limite di una bottiglia di PET: per questo la regolazione del tappo e la procedura per la mancata partenza sono importanti. Quando il tappo salta, il gas in pressione espelle il liquido dalla bocca a diversi m/s; per la conservazione della quantità di moto (terza legge di Newton) la bottiglia (≈ 40 g con le alette) riceve un impulso uguale e opposto. È la massa espulsa (l'aceto) a dare la spinta: senza liquido, il gas darebbe solo un «pop». Le alette spostano all'indietro il centro di pressione aerodinamico rispetto al centro di massa e stabilizzano il volo; qui inoltre formano un treppiede che tiene la bottiglia verticale e lascia spazio perché il tappo esca. Appendere il pacchetto al filo trasforma la reazione in qualcosa che si avvia a comando: è un «detonatore» sicuro.

• acido: sostanza dal sapore aspro, come l'aceto o il limone, che reagisce con le basi.
• base: sostanza opposta all'acido, come il bicarbonato; insieme si neutralizzano.
• anidride carbonica (CO2): gas invisibile che si forma nella reazione; è quello delle bollicine delle bibite gassate.
• pressione: forza con cui un gas spinge su ogni pezzetto di parete che lo racchiude.
• azione e reazione: se spingi qualcosa da una parte, quella cosa spinge te dalla parte opposta.

Per età

• 5–7 anni: Solo osservazione e compiti sicuri: misurare l'aceto con la caraffa, riempire il cucchiaio di bicarbonato, arrotolare il pacchetto e fare il conto alla rovescia dalla linea dei 5 m. L'adulto fa tutto il montaggio con la colla a caldo, tappa, capovolge e posiziona.
• 8–10 anni: Montano tutto il razzo (tranne tagliare il tappo e la colla a caldo) e preparano i pacchetti. L'adulto tappa e capovolge. Fagli annotare in una tabella i secondi fino al decollo e l'altezza.
• 11–12 anni: Progettano e provano un esperimento con una sola variabile e 3 ripetizioni, calcolano le moli di gas e stimano l'altezza con l'inclinometro. Possono lanciare loro sotto supervisione diretta.

In gruppo o in classe

Squadre da 4, un razzo per squadra (bottiglia e tappi portati da casa). Prima: tagliare tappi, alette e 3 pacchetti per squadra. Sessione di 60 min: 25 min di montaggio in classe, 30 min in cortile con UNA sola zona di lancio e un adulto che lancia a turno (gli altri dietro una linea a 5 m). Porta 2 L di aceto, 200 g di bicarbonato, asciugamani vecchi e un secchio d'acqua.

Sfide

• Progetta un'ogiva (cono di cartoncino) per la base della bottiglia e verifica se il razzo sale più in alto o più dritto.
• Fai saltare il tappo esattamente a 20 s regolando come avvolgi il pacchetto (più o meno strati di carta).
• Costruisci una rampa inclinata a 70° e confronta la distanza orizzontale con il lancio verticale.
• Calcola quanti litri di gas producono le tue quantità e confrontali con il volume della bottiglia.

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