Lanzador de cohetes de aire a presión
Un cohete de papel de 20,5 cm que se encaja en un tubo guía conectado por una manguera a una botella de 2 litros: al pisar la botella, el aire comprimido lo dispara a 8–15 m de altura.
Qué va a aprender
- Que el aire ocupa espacio y que, al comprimirlo de golpe, empuja con mucha fuerza (presión = fuerza / superficie).
- Acción y reacción: el aire empuja el cohete hacia arriba mientras el pie empuja la botella hacia abajo.
- Por qué las aletas detrás y un poco de peso en la punta hacen que un cohete vuele recto (centro de masas delante del centro de presión).
- Cómo medir alturas con un cronómetro: h ≈ g·t²/8 a partir del tiempo total de vuelo.
Prepara antes
- Imprime las plantillas al 100 % y comprueba con una regla la línea roja de 50 mm de la cabecera.
- Corta el tubo de PVC a 270 mm y lija la rebaba de los extremos: si queda un borde áspero, rasgará el cohete.
- Calienta 1 minuto el extremo de la manguera en agua caliente del grifo y mete 30 mm del tubo de PVC a presión. Prueba soplando con la punta del tubo tapada: no debe salir aire por el empalme.
- Elige el sitio: patio, parque o playa con al menos 10 × 10 m libres, sin cables, ventanas ni coches cerca.
- Prepara una segunda botella de repuesto: tras 20–30 pisotones la botella queda arrugada y pierde fuerza.
Materiales y herramientas
- Botella de plástico (PET) — 1
1,5–2 L, de agua o refresco, lisa y sin abolladuras, sin tapón - Manguera de jardín — 1 tramo de 80–100 cm
de 15 mm de diámetro interior (5/8 de pulgada), diámetro exterior ≈ 20 mm - Tubo rígido de PVC — 1 tramo de 270 mm
tubo de electricista rígido de Ø 16 mm exterior (sobrante de obra) - Cartón corrugado — 1 lámina de 30 × 40 cm
simple, 3–4 mm (caja de envíos), para la base y las escuadras - Papel de impresora — 2 hojas A4
80 g/m²: una para el cuerpo del cohete y otra como separador al enrollar - Cartulina — 1 trozo de 15 × 10 cm
160–200 g/m², para el cono y las aletas - Plastilina — 3 g (una bolita de Ø 15 mm)
tapón y lastre de la punta - Cinta americana — ≈ 1 m
para empalmes estancos y sujetar el tubo a las escuadras - Cinta adhesiva transparente — 1 rollo
para cerrar el cuerpo, el cono y pegar las aletas - Témperas o rotuladores — a gusto
decorar el cohete ANTES de enrollarlo (el papel mojado se arruga)
Herramientas
- Sierra de arco pequeña o cúter robusto — cortar el tubo de PVC a 270 mm adulto
- Cúter, regla metálica y base de corte — cortar la base y las escuadras de cartón adulto
- Tijeras — recortar cuerpo, cono, aletas y guía de aletas
- Pistola de silicona caliente — pegar las escuadras a la base adulto
- Cinta métrica de 10 m y cronómetro (móvil) — medir distancias y tiempos de vuelo
Piezas y plantillas
- A · Base del lanzador ×1 — cartón corrugado 3–4 mm
- B · Escuadra del tubo guía ×3 — cartón corrugado 3–4 mm
- C · Cuerpo del cohete ×1 — papel 80 g/m²
- D · Cono de la punta ×1 — cartulina 160–200 g
- E · Aleta ×3 — cartulina 200 g o cartón de caja de cereales
- F · Guía para colocar las aletas ×1 — papel
- G · Tubo guía ×1 — tubo de PVC rígido Ø 16 mm
- H · Manguera ×1 — manguera de jardín Ø int. 15 mm
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Paso a paso
Prepara la botella
Quita el tapón y la etiqueta de una botella de 1,5–2 L. Comprueba que no tiene grietas apretándola con las manos: debe recuperar la forma sola al soltarla.
1 Quita el tapón y la etiqueta de la botella 2 Apriétala con las dos manos 3 Al soltarla debe recuperar la forma sola, sin grietas Mete la manguera en la botella
Envuelve el extremo libre de la manguera con 2–3 vueltas de cinta americana hasta que entre a presión en el cuello de la botella. Métela 3 cm y cubre la unión con 4 vueltas más de cinta, mitad sobre el cuello y mitad sobre la manguera.
1 Envuelve la punta de la manguera con 2–3 vueltas de cinta americana 2 Métela a presión 3 cm dentro del cuello 3 Cubre la unión con 4 vueltas: mitad cuello, mitad manguera Comprueba: Tapa con el pulgar la punta del tubo guía y pisa suavemente la botella: no debe oírse ni notarse aire saliendo por ningún empalme.Corta la base y las escuadras adulto
Pega las plantillas A y B sobre el cartón con barra de pegamento. Corta la base de 240 × 240 mm y las 3 escuadras con cúter y regla, incluida la muesca de 4 × 30 mm del borde vertical. Marca el pliegue de la pestaña de cada escuadra con un bolígrafo sin tinta.
1 Pega las plantillas A y B (×3) sobre el cartón 2 Corta la base de 240 × 240 mm con cúter y regla 3 Corta las 3 escuadras y marca el pliegue de la pestaña Monta el soporte adulto
Dobla 90° la pestaña de cada escuadra y pégala con silicona sobre su línea de la base A, con el borde vertical mirando hacia el centro y la muesca abajo. Los tres bordes verticales deben quedar a 8 mm del centro, formando un hueco para el tubo de 16 mm; las muescas dejan sitio a la manguera, que es más gruesa.
1 Dobla 90° la pestaña de cada escuadra 2 Pon silicona en las 3 líneas de la base, cada 120° 3 Pega las 3 con el borde recto hacia el centro; hueco de 16 mm Comprueba: Mete el tubo entre las tres escuadras: debe quedar vertical y tocando las tres por encima de las muescas.Fija el tubo guía
Coloca el tubo G entre las escuadras con el extremo de la manguera abajo, a 70 mm del suelo: el empalme queda a la altura de las muescas y la manguera sale por el hueco marcado en la base. Átalo a las escuadras con dos vueltas de cinta americana: una a 110 mm del suelo y otra a 160 mm (las dos sobre el tubo, por encima del empalme con la manguera).
1 Mete el tubo G entre las escuadras, con la manguera abajo 2 Átalo con cinta americana a 110 y a 160 mm del suelo 3 El tubo queda vertical y la manguera sin doblar Comprueba: El extremo superior del tubo queda a 340 mm del suelo y la manguera no está doblada en ángulo cerrado.Decora el papel del cuerpo
Pinta o dibuja sobre la plantilla C impresa (es el propio cuerpo del cohete). Usa rotuladores o muy poca témpera y deja secar 10 minutos: el papel mojado se arruga y luego no desliza por el tubo.
1 Dibuja sobre la plantilla C con rotuladores 2 Usa rotulador o muy poca témpera: el papel mojado se arruga 3 Deja secar 10 minutos antes de enrollar Enrolla el cuerpo sobre el tubo
Envuelve el tubo guía con una hoja A4 lisa (el separador) para que el cohete no quede demasiado apretado. Encima, enrolla la pieza C bien prieta, empezando por el borde marcado, y cierra la costura a lo largo con una tira de cinta transparente de 160 mm.
1 Envuelve el tubo con una hoja lisa: es el separador 2 Enrolla la pieza C encima, bien prieta 3 Cierra con cinta; sin separador debe deslizar solo Comprueba: Saca el separador y vuelve a meter el cuerpo en el tubo: debe deslizar solo, sin caerse de golpe ni atascarse.Truco: Pega el borde inicial con un trocito de cinta al separador para que no se escape al empezar a enrollar.Pon el tapón de plastilina
Haz una bolita de 3 g de plastilina (Ø 15 mm), aplástala en un disco y empújala 10 mm dentro de un extremo del cuerpo hasta que tape el agujero por completo. Cubre ese extremo con dos tiras de cinta en cruz.
1 Haz una bolita de 3 g y aplástala en un disco 2 Empújalo 10 mm dentro de un extremo del cuerpo 3 Tapa ese extremo con dos tiras de cinta en cruz Comprueba: Sopla por el otro extremo del tubo: no debe salir aire por la punta.Haz el cono
Recorta el sector D, enróllalo en cono solapando un borde hasta la línea marcada y ciérralo con cinta por fuera. Encájalo en el extremo con el tapón y sujétalo con 3 tiras cortas de cinta repartidas alrededor.
1 Recorta el sector D 2 Enróllalo solapando hasta la línea y ciérralo con cinta 3 Encájalo en el extremo con tapón y sujétalo con 3 tiras Comprueba: La base del cono coincide con el cuerpo sin escalones; el cohete mide unos 205 mm.Marca y pega las aletas
Ensarta la guía F en la cola y marca tres rayas a 120°. Recorta las 3 aletas E, dobla su pestaña de 6 mm y pégalas con cinta sobre cada raya, con la raíz de 45 mm enrasada con el borde inferior del cuerpo.
1 Ensarta la guía F en la cola y marca 3 rayas a 120° 2 Recorta 3 aletas E y dobla su pestaña de 6 mm 3 Pégalas sobre las rayas: desde atrás forman una Y Comprueba: Mira el cohete desde atrás: las aletas forman una Y simétrica y están rectas, no torcidas.Comprueba el equilibrio
Apoya el cohete sobre un dedo y busca el punto donde se equilibra. Debe estar en la mitad delantera, a unos 110–115 mm de la cola (el cohete mide 205 mm). Si está más cerca de la cola, añade 1 g de plastilina en la punta.
1 Equilíbralo en un dedo: debe estar en la mitad de la punta 2 Si se equilibra más atrás, añade 1 g de plastilina en la punta Truco: Con el peso delante y las aletas detrás, el cohete vuela como un dardo: siempre con la punta por delante.Prepara la zona de lanzamiento adulto
Coloca el lanzador en un espacio de al menos 10 × 10 m sin gente delante. Estira la manguera y pon la botella a 1 m del tubo. Marca con tiza una línea a 2 m que nadie cruce salvo el que pisa.
1 Busca un sitio de 10 × 10 m libre, sin gente delante 2 Botella a 1 m del tubo; todos detrás de la línea de 2 m Carga el cohete
Antes de cargar, infla la botella soplando fuerte por el tubo o tirando de sus lados hasta que recupere la forma. Después desliza el cohete sobre el tubo guía hasta que el tapón toque el extremo del tubo.
1 Antes de cargar, infla la botella tirando de sus lados 2 Desliza el cohete sobre el tubo hasta que tope el tapón 3 Debe quedar un hueco de unos 2 cm sobre las escuadras Comprueba: El borde inferior del cohete queda unos 20 mm por encima de las escuadras.Cuenta atrás y pisa
Cuenta «3, 2, 1» en voz alta y pisa la botella con fuerza y de golpe, con el pie plano en el centro. El cohete debe salir disparado hacia arriba entre 8 y 15 m.
1 Cuenta «3, 2, 1» con el pie listo encima de la botella 2 Pisa de golpe con el pie plano: el aire dispara el cohete Truco: Un pisotón rápido funciona mucho mejor que uno fuerte pero lento: lo que importa es lo deprisa que sale el aire.
¿Funciona? La prueba
Lanza 3 veces con el tubo vertical y cronometra desde que sale hasta que toca el suelo. Después inclina el lanzador 45° (calza la base con un libro) y mide con la cinta métrica la distancia horizontal.
Qué debe pasar: Con botella de 2 L y un pisotón seco, el vuelo vertical dura 2,5–3,5 s, lo que equivale a 8–15 m de altura (h ≈ 9,8 × t² / 8). Inclinado a 45°, cae a 15–25 m. Si no pasa de 2–3 m, hay una fuga de aire o el cohete está demasiado holgado.
Si algo falla
- El cohete apenas se levanta 1–2 m — Fuga de aire en un empalme o cohete holgado en el tubo. Solución: Tapa la punta del tubo con el dedo y pisa: localiza dónde silba y añade cinta americana. Si el cohete baila en el tubo, enrolla uno nuevo sin separador o con más vueltas.
- El cohete no sale, se queda atascado — Cuerpo demasiado apretado o arrugado por la pintura. Solución: Enrolla otro cuerpo con el separador puesto y decora con rotulador en vez de témpera. Debe deslizar solo por el tubo.
- Sale haciendo tirabuzones o vuelve de lado — Aletas torcidas o poco peso en la punta. Solución: Endereza las aletas con la guía F y añade 1 g de plastilina en la punta hasta que el punto de equilibrio quede en la mitad delantera.
- Se despega el cono en el aire — El aire atraviesa el tapón y empuja el cono. Solución: Rehaz el tapón con más plastilina bien apretada y sella la punta con cinta en cruz antes de poner el cono.
- La manguera se sale de la botella al pisar — Empalme demasiado flojo. Solución: Añade cinta al extremo de la manguera hasta que entre a presión y cubre la unión con 4–5 vueltas más.
- Cada vez vuela menos — La botella está arrugada y no recupera su volumen. Solución: Sopla por el tubo para inflarla entre lanzamientos o cámbiala por otra botella.
Seguridad
- Lanza siempre al aire libre, nunca hacia personas, animales, ventanas ni cables. Nadie delante del lanzador ni mirando el tubo desde arriba.
- Quien pisa la botella se queda a 1 m del tubo; el resto, detrás de la línea de 2 m.
- No pongas puntas duras ni metálicas en el cohete: la punta de cartulina y plastilina es blanda a propósito.
- Si varios niños soplan por el tubo para inflar la botella, limpia la boquilla con un pañuelo y alcohol entre turnos.
- Cortar el PVC y usar el cúter y la silicona caliente es tarea del adulto.
La ciencia detrás
Para los niños
El aire parece que no es nada, pero ocupa sitio. Cuando pisas la botella, le quitas su espacio de golpe, y el aire, apretado, busca por dónde escapar. Solo tiene un camino: la manguera y el tubo. Al llegar arriba se encuentra el cohete tapando la salida y lo empuja con fuerza, como cuando soplas por una pajita y sale disparado el papel de envolver. Las aletas de atrás hacen de plumas de flecha para que vaya recto.
Para el adulto
Al pisar, el volumen de la botella cae de ≈ 2 L a ≈ 1 L en unos 0,1 s. El aire no puede salir tan deprisa por la manguera, así que su presión sube transitoriamente (del orden de 0,2–0,5 bar de sobrepresión). Esa presión actúa sobre la sección interior del cohete (Ø ≈ 16,5 mm, ≈ 2,1 cm²): F = p·A ≈ 4–10 N sobre una masa de ≈ 8 g, es decir, aceleraciones de cientos de m/s² durante los 16 cm de recorrido por el tubo. El cohete sale a 12–18 m/s y, descontando la resistencia del aire, sube unos 8–15 m (h = v²/2g). La holgura entre cuerpo y tubo debe ser mínima: cada fuga reduce la presión efectiva. La estabilidad depende de la posición relativa del centro de masas (adelantado con la plastilina) y del centro de presión aerodinámico (retrasado por las aletas): si el primero está delante del segundo, cualquier desviación genera un par que realinea el cohete con el flujo. Altura a partir del tiempo de vuelo: si sube y baja libremente, t_subida = t/2 y h = g·t²/8 (se sobrestima algo porque el rozamiento acorta la bajada).
- presión: fuerza con la que algo empuja sobre cada trocito de superficie.
- aire comprimido: aire apretado en menos espacio del que tenía; empuja para recuperarlo.
- estanco: cerrado de forma que no se escapa el aire ni el agua.
- centro de masas: punto en el que un objeto se equilibra sobre un dedo.
- estabilizador: pieza (las aletas) que mantiene el cohete apuntando hacia delante.
Por edades
- 5–7 años: El adulto monta el lanzador completo y enrolla el cuerpo. El niño decora el papel, pega las aletas con ayuda de la guía y pisa la botella. Céntrate en «el aire empuja».
- 8–10 años: Hacen el cohete entero y ayudan con el lanzador (empalmes con cinta, escuadras). Que descubran por sí mismos la fuga de aire tapando el tubo y pisando.
- 11–12 años: Que midan tiempos de vuelo, calculen alturas y comparen diseños con una tabla. Reto: dibujar el centro de masas y estimar el centro de presión recortando la silueta del cohete en cartón y equilibrándola.
En grupo o en clase
Un lanzador para toda la clase (o dos, para no esperar) preparado por el adulto antes de la sesión. Cada niño o pareja hace su propio cohete (1 hoja de papel, 1 trozo de cartulina, 3 g de plastilina): 30 min en el aula con las plantillas impresas y el tubo de 16 mm como molde (ten 3–4 trozos de tubo para enrollar). Después, 30 min en el patio: fila detrás de la línea de 2 m, cada niño carga, cuenta atrás y pisa; un compañero cronometra y otro anota. Ten 2 botellas de repuesto y cinta americana.
Retos
- Diseña un cohete que caiga con paracaídas (una bolsa de plástico de 20 × 20 cm doblada dentro de un cono suelto).
- Consigue que el cohete aterrice dentro de un aro de 1 m colocado a 10 m, ajustando solo el ángulo del lanzador.
- Construye un lanzador doble con una pieza en T y dos tubos: ¿qué cohete gana si salen a la vez?
- Haz un cohete de 30 cm de largo: ¿vuela más o menos que el de 20 cm? Explica por qué.