Medidor de viento de vasos

Qué va a aprender

• Que el viento empuja más la cara hueca de un vaso que la redonda (coeficiente de arrastre ≈ 1,4 contra ≈ 0,4) y esa diferencia produce giro.
• A convertir vueltas en velocidad: vueltas → vueltas por segundo → distancia recorrida por el vaso → velocidad del viento.
• Qué es la escala de Beaufort y cómo se describe el viento con números en lugar de con palabras.
• Que todo instrumento casero hay que calibrarlo comparándolo con uno de confianza (una estación meteorológica oficial).

Prepara antes

• Imprime las plantillas al 100 % y comprueba la escala de 50 mm.
• Corta las tiras de cartón con cúter y regla (las tijeras aplastan las ondas).
• Comprueba que la cuenta pasa por el alfiler y que los 4 vasos pesan lo mismo (mismo modelo).
• Busca dónde colocarlo fuera: un punto despejado, al menos 1 m por encima de muros o barandillas cercanos, lejos de esquinas que hagan remolinos.
• Si quieres probarlo dentro, ten un secador de pelo con aire FRÍO o un ventilador.

Materiales y herramientas

• Vasos pequeños — 4 iguales
  de papel o plástico fino, 150–200 ml (boca Ø 65–75 mm, 75–85 mm de alto), lo más ligeros posible (≈ 3–4 g)
• Cartón corrugado — 2 tiras de 25 × 250 mm
  simple, 3 mm, con las ondas a lo largo de la tira
• Cartulina o cartón fino — 1 trozo de 60 × 60 mm
  de caja de cereales, para el disco guía
• Lápiz con goma — 1
  nuevo o largo (≥ 15 cm), con la goma entera en la punta
• Alfiler de costura — 1 (+1 de repuesto)
  recto, con cabeza, de ≈ 25 mm de largo (alfiler corto de costura): cabeza + 2 mm de holgura + 7 mm de cruz + cuenta de 4 mm + 10 mm en la goma. Si solo tienes de 30–38 mm, ensarta 1–3 cuentas más bajo la primera para que la punta entre solo 10 mm
• Cuenta de collar — 1
  de plástico o vidrio, 3–5 mm, con agujero que deje pasar el alfiler
• Cinta adhesiva — 1 m
  transparente o de embalar
• Grapadora — 8 grapas
  2 por vaso
• Rotulador rojo permanente — 1
  para pintar entero un vaso
• Cola blanca o pistola de silicona — un poco
  para pegar el cruce de los brazos
• Botella de 1,5 l con arena o agua — 1 (opcional)
  base para pruebas en mesa; tapón con agujero de 7 mm

Herramientas

• Tijeras y regla — cortar y marcar las tiras
• Cúter y base de corte — cortar las tiras rectas de cartón corrugado adulto
• Cronómetro (móvil) — medir 30 s
• Punzón o clavo de 3 mm — agujerear el tapón de la botella base (opcional) adulto

Piezas y plantillas

• A · Brazo ×2 — cartón corrugado 3 mm
• B · Disco guía del cruce ×1 — cartulina o cartón fino
• C · Hoja de registro de vueltas (contador) ×1 — papel
• D · Lápiz (mástil) ×1 — lápiz con goma

Paso a paso

1. Corta y marca los brazos adulto

   Corta dos tiras de cartón de 25 × 250 mm con las ondas a lo largo. Marca en cada una el centro (a 125 mm), la zona de cruce de 25 mm y una línea a 60 mm de cada extremo (borde del vaso), como en la plantilla A.

   Comprueba: Sujeta la tira por un extremo: no debe doblarse con su propio peso.

2. Pega la cruz

   Pon un brazo sobre el otro formando una cruz, con los centros uno encima del otro. Pégalos con cola o silicona en el cuadrado de 25 × 25 mm del cruce y, encima, pega el disco guía B con sus líneas alineadas con los bordes de los brazos.

   Comprueba: Mide con la regla: los 4 extremos deben quedar a 125 mm del centro y formar ángulos rectos.

3. Haz el agujero del eje adulto

   Atraviesa la cruz por el agujero del disco guía con el alfiler, bien vertical. Sácalo y vuelve a meterlo trazando pequeños círculos hasta que el agujero mida ≈ 1,2 mm y el alfiler gire suelto dentro.

   Truco: Si el agujero queda grande y la cruz baila mucho, pega encima un cuadradito de cartulina y vuelve a pinchar.

4. Pinta el vaso rojo

   Pinta entero el exterior de uno de los vasos con el rotulador rojo, o rodéalo con cinta roja. Ese será tu vaso de referencia para contar vueltas.

5. Coloca el primer vaso

   Tumba un vaso sobre la mesa. Apoya encima el extremo de un brazo, perpendicular al eje del vaso, de modo que el brazo cubra el vaso desde la línea de 60 mm hasta el extremo y quede a mitad de su altura. Grápalo con 2 grapas y da una vuelta de cinta alrededor de vaso y brazo.

   Comprueba: La boca del vaso debe mirar hacia un lado del brazo, no hacia el centro ni hacia fuera.

6. Coloca los otros tres vasos en el mismo sentido

   Pega los otros tres vasos igual. Mirando la cruz desde arriba, todas las bocas deben mirar en el mismo sentido de giro (por ejemplo, todas «persiguiendo» a la siguiente en el sentido de las agujas del reloj).

   Comprueba: Gira la cruz con la mano: todos los vasos deben avanzar con el culo por delante; nunca dos bocas enfrentadas.

7. Prepara el pivote

   Pasa el alfiler de ≈ 25 mm por el agujero de la cruz desde arriba y luego ensarta la cuenta por debajo de la cruz. Deben quedar 2 mm de holgura entre la cabeza del alfiler y la cruz, y unos 10 mm de punta asomando bajo la cuenta.

8. Clava el alfiler en la goma adulto

   Clava la punta del alfiler en el centro de la goma del lápiz unos 10 mm, bien vertical, hasta que la cuenta toque la goma (con un alfiler más largo, añade cuentas: nunca lo claves más de 12 mm, porque toparía con la virola metálica). La cuenta queda apoyada sobre la goma y la cruz apoyada sobre la cuenta.

   Comprueba: Mira de frente: la cruz debe quedar horizontal. Si se inclina, endereza el alfiler.

9. Prueba de soplido

   Sujeta el lápiz vertical y sopla fuerte hacia un vaso desde 20 cm, o usa un secador con aire frío a 50 cm. La cruz debe arrancar sola y dar varias vueltas por inercia al dejar de soplar.

   Comprueba: Si se para en seco, el alfiler roza: agranda el agujero o cambia la cuenta.

10. Colócalo fuera adulto

    Ata el lápiz vertical a un palo de escoba o a una barandilla con 3 vueltas de cinta arriba y 3 abajo, dejando la cruz al menos 20 cm por encima del borde. Busca un sitio despejado, lejos de paredes que tapen el viento.

    Truco: Para pruebas en la mesa, clava el lápiz por un agujero de 7 mm en el tapón de una botella de 1,5 l llena de arena o agua.

11. Cuenta las vueltas

    Pon el cronómetro en 30 s y cuenta en voz alta cada vez que el vaso rojo pase por delante de ti. Si gira demasiado rápido para contar, cuenta 10 s y multiplica por 3.

    Truco: Uno cuenta y otro avisa «¡ya!» y «¡stop!».

12. Convierte a km/h

    Divide las vueltas en 30 s entre 5 para obtener la velocidad aproximada del viento en km/h (ejemplo: 45 vueltas → 9 km/h, Beaufort 2, «flojito»). Busca el resultado en la tabla C y anótalo con la fecha y la hora.

13. Calibra con una estación oficial

    Haz 5 mediciones en días distintos y compara cada una con el viento que da la estación meteorológica más cercana en la web o app oficial de meteorología a esa hora. Divide la velocidad oficial entre tus vueltas en 30 s y haz la media: ese es TU número para convertir.

    Truco: Las estaciones miden a 10 m de altura: en el suelo el viento suele ser un 20–40 % más flojo.

¿Funciona? La prueba

Con un secador de pelo en aire frío y velocidad baja a 1 m de distancia, cuenta las vueltas en 30 s. Después, al aire libre, cuenta 3 veces seguidas y haz la media.

Qué debe pasar: Arranca solo con viento de 4–6 km/h (se mueven las hojas de los árboles). Con viento flojo de 10 km/h da unas 50 vueltas en 30 s (casi 2 por segundo); con 20 km/h, unas 100. Al dejar de soplar sigue girando 2–4 s por inercia.

Si algo falla

• No gira o se para enseguida — El alfiler roza en el agujero de la cruz o la cruz toca la goma. Solución: Agranda el agujero haciendo círculos con el alfiler y pon la cuenta entre la cruz y la goma.
• La cruz se inclina y un vaso roza el lápiz — Alfiler torcido o vasos de distinto peso. Solución: Endereza el alfiler; usa 4 vasos del mismo modelo y la misma cantidad de cinta en cada uno.
• Gira un poco a un lado y vuelve — Algún vaso mira en sentido contrario. Solución: Comprueba desde arriba que todas las bocas siguen el mismo sentido de giro.
• Con viento fuerte los vasos se despegan — Solo cinta, o cinta que ha cogido humedad. Solución: Añade 2 grapas por vaso y recoge el anemómetro con vientos de más de 30 km/h.
• Los brazos se doblan hacia abajo — Ondas del cartón en dirección equivocada o cartón húmedo. Solución: Corta las tiras con las ondas a lo largo o usa palitos de helado dobles.
• Mis medidas no coinciden con la app del tiempo — La app da el viento a 10 m de altura y en un sitio despejado; tu anemómetro mide cerca del suelo. Solución: Es normal: calibra tu propio factor (paso 13) y mide siempre en el mismo sitio.

Seguridad

• El alfiler pincha: el adulto lo clava y, cuando no se use, protege la punta con un trocito de goma o corcho. No apto para menores de 3 años (piezas pequeñas y cuenta).
• Para colocarlo en una barandilla o ventana, lo hace un adulto: el niño no se asoma ni se sube a sillas junto a barandillas.
• Con el secador usa siempre aire frío y mantén el aparato lejos del agua.
• No lo saques con tormenta eléctrica ni con viento fuerte: los vasos pueden salir volando.

La ciencia detrás

Para los niños

Un vaso tumbado es como un paracaídas por un lado y como una pelota por el otro. Cuando el viento sopla dentro de la boca, el vaso se llena de aire y recibe un empujón fuerte. Cuando el viento choca con el culo redondo, el aire resbala por los lados y empuja muy poco. Como en la cruz siempre hay un vaso con la boca hacia el viento y otro de espaldas, el lado del vaso «paracaídas» gana y la cruz da vueltas. Cuanto más fuerte sopla el viento, más rápido gira.

Para el adulto

La fuerza de arrastre sobre cada copa es F = ½·ρ·v²·A·Cd. El coeficiente de arrastre de una semiesfera o vaso es ≈ 1,4 por la cara cóncava y ≈ 0,4 por la convexa: la diferencia crea un par neto y el rotor acelera hasta que, en régimen, la copa se mueve a una fracción fija de la velocidad del viento (≈ 1/3 en el anemómetro de Robinson, 1846). Así la velocidad angular es proporcional a la del viento: v_viento ≈ K·2π·R·n, con R el radio al centro de la copa y K el «factor del anemómetro» (≈ 2,5–3,5 en modelos caseros; incluye el rozamiento). Aquí R = 95 mm → cada vuelta recorre 0,60 m; con K ≈ 3, v (km/h) ≈ 0,22 × vueltas en 30 s ≈ vueltas/5. El rozamiento del pivote introduce un umbral de arranque (≈ 4–6 km/h) y hace que a vientos bajos el instrumento lea de menos; por eso se calibra contra una referencia. El viento medido cerca del suelo es menor que el de las estaciones (a 10 m) por la capa límite. La escala de Beaufort (1805) clasifica el viento de 0 (calma, < 1 km/h) a 12 (huracán, > 118 km/h).

• anemómetro: instrumento que mide la velocidad del viento.
• revolución: una vuelta completa de algo que gira.
• arrastre: fuerza con la que el aire (o el agua) empuja a un objeto.
• escala de Beaufort: tabla de 0 a 12 que describe el viento por sus efectos (hojas, ramas, olas).
• calibrar: comparar tu instrumento con uno fiable para ajustar sus números.

Por edades

• 5–7 años: El adulto corta las tiras, monta el pivote y clava el alfiler. El niño pinta el vaso rojo, pega los vasos con cinta (el adulto comprueba el sentido) y cuenta las vueltas en 10 s. Usa palabras: «poco viento / mucho viento».
• 8–10 años: Hacen todo menos el cúter y colocar el anemómetro fuera. Cuentan 30 s, dividen entre 5 y usan la tabla de Beaufort.
• 11–12 años: Que calculen el factor de conversión a partir del radio (2πR) y comparen con su calibración frente a la estación oficial. Reto: construir un contador de vueltas con una tarjeta que golpee un papel o un imán y un sensor del móvil.

En grupo o en clase

Parejas, un anemómetro por pareja (8 tiras de cartón precortadas y 4 vasos iguales por equipo, alfileres y cuentas repartidos por el adulto). Sesión de 50 min: 10 min explicación con un vaso y un secador (¿qué cara empuja más?), 25 min montaje, 15 min prueba en el patio. Organiza estaciones de medida (puerta, centro del patio, junto a la pared) y que cada pareja mida en todas; pon en común los datos en una tabla en la pizarra.

Retos

• Haz un anemómetro de 3 vasos y compáralo con el de 4: ¿arranca antes? ¿gira más regular?
• Añade una veleta de cartón en otro lápiz para saber también de dónde viene el viento.
• Construye un contador: una tira de papel en el lápiz que el vaso rojo toque en cada vuelta, y graba el sonido con el móvil para contar los «clics».
• Mejora el pivote con un cojinete de canica dentro de un tapón y mide cuánto baja la velocidad de arranque.

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