Molinillo de viento de cuatro aspas

Qué va a aprender

• Que el viento empuja y que una forma curvada convierte ese empuje en giro.
• Que un buen eje necesita holgura y poco rozamiento: las piezas que giran no deben apretarse.
• Que con más viento el molino gira más rápido y se pueden contar y comparar vueltas.
• Que los colores se mezclan en el ojo cuando giran muy deprisa.
• Que la simetría (4 aspas iguales) hace que gire equilibrado.

Prepara antes

• Imprime la plantilla al 100 % y comprueba con la regla que el cuadrado mide 150 mm.
• Si vas a pintar con témpera, pinta la cartulina antes (por las dos caras) y déjala secar 20 minutos.
• Prueba que el alfiler entra en el palo: si la madera es dura, haz un agujero guía con el propio alfiler y unos golpecitos, o pega la goma de borrar en la punta.
• Ten a mano un ventilador o secador (en frío) para probar dentro de casa.

Materiales y herramientas

• Cartulina — 1 cuadrado de 15 × 15 cm (+ 1 de 10 × 10 cm para el experimento)
  160–200 g/m², mejor de dos colores (una cara de cada) o papel de regalo pegado
• Palillo chino o varilla de madera — 1
  Ø 6–7 mm en la punta, 22–30 cm de largo, recto
• Alfiler de cabeza — 1
  32–38 mm de largo, cabeza de bola. Mínimo 32 mm: cuenta, aspas, cuenta, pajita y holgura ocupan ≈ 22–28 mm del alfiler y aún deben entrar 5 mm en el palo
• Cuentas de collar — 2
  Ø 4–6 mm, agujero de 1–2 mm (más grande que el alfiler)
• Pajita — 1 trozo de 10 mm
  separador entre las aspas y el palo
• Goma de borrar — 1 trozo de 15 × 15 mm
  opcional: se pega en la punta del palo y el alfiler entra sin esfuerzo
• Barra de pegamento o cola blanca — un poco
  para el disco de refuerzo
• Témperas o rotuladores — a gusto
  decorar ANTES de doblar (con témpera, deja secar 20 min)

Herramientas

• Tijeras — recortar el cuadrado y los 4 cortes diagonales
• Regla y lápiz — trazar las diagonales si no imprimes la plantilla
• Punzón fino o aguja gorda — hacer los 5 agujeros de Ø 2 mm
• Alicates pequeños o dedal — empujar el alfiler dentro de la madera adulto

Piezas y plantillas

• A · Aspas (cuadrado de 15 cm) ×1 — cartulina 160–200 g
• B · Aspas pequeñas (experimento, 10 cm) ×1 — cartulina 160–200 g
• C · Disco de refuerzo central ×1 — cartulina 160–200 g
• D · Separador (pajita) ×1 — pajita Ø 6 mm
• E · Palo ×1 — palillo chino o varilla Ø 6 mm

Paso a paso

1. Decora la cartulina

   Pinta o colorea las dos caras del cuadrado de 15 × 15 cm antes de cortar. Si usas témpera, deja secar 20 minutos. Un color distinto en cada cara queda muy vistoso al doblar.

   Truco: Pinta media aspa de azul y media de amarillo para el experimento de mezclar colores.

2. Pega la plantilla o traza las diagonales

   Recorta la plantilla A y pégala con barra de pegamento sobre la cartulina, o traza con regla las 2 diagonales del cuadrado y un círculo de 50 mm de diámetro en el centro.

   Comprueba: Las diagonales se cruzan exactamente en el centro (a 75 mm de cada lado).

3. Corta las 4 diagonales

   Corta con tijera desde cada esquina hacia el centro, siguiendo la diagonal, y PARA en el punto rojo, a 25 mm del centro. Te quedan 4 aspas triangulares unidas por el centro.

   Comprueba: El centro sin cortar mide unos 35 mm de lado: si te has pasado, refuerza con cinta por detrás.

4. Haz los agujeros

   Con el punzón o la aguja, haz 5 agujeros de Ø 2 mm: el del centro y el de las 4 puntas numeradas, a unos 5 mm del borde. Gira el punzón para que el agujero quede redondo y holgado.

   Comprueba: El alfiler entra y sale de cada agujero sin enganchar.

5. Pega el refuerzo

   Recorta el disco C de 30 mm, haz su agujero central y pégalo por detrás del centro de las aspas, con los agujeros alineados (pasa el alfiler para alinearlos mientras pegas).

6. Prepara el alfiler

   Ensarta en el alfiler, en este orden: una cuenta y luego la punta 1. Sin soltar, curva la punta 2 hacia el centro y ensártala, luego la 3 y la 4. No dobles la cartulina con un pliegue marcado: solo curvada.

   Truco: Sujeta las puntas ya ensartadas con el pulgar contra la cabeza del alfiler mientras curvas la siguiente.

7. Atraviesa el centro

   Pasa el alfiler por el agujero del centro (y el del disco de refuerzo). Ensarta después la segunda cuenta y el trozo de pajita D de 10 mm.

   Comprueba: Las 4 aspas quedan curvadas igual, como 4 cucharas iguales que miran en el mismo sentido.

8. Clava en el palo adulto

   Con todo ensartado, la punta del alfiler asoma unos 5–10 mm por detrás de la pajita. Sujeta el palo de pie sobre la mesa, apoya esa punta en el centro de su cara, 10 mm por debajo del extremo de arriba, con el alfiler recto (perpendicular al palo). Empuja la cabeza con un dedal o apriétala con los alicates hasta que el alfiler entre unos 5 mm en la madera. Las piezas deben poder moverse 1–2 mm a lo largo del alfiler: esa holgura entre la cabeza y la primera cuenta es la que deja girar.

   Comprueba: La punta del alfiler no sale por el otro lado del palo. Si sale, dóblala hacia abajo con los alicates o tápala con una bolita de plastilina (o clava en la goma de borrar pegada en la punta, que es más gruesa).

9. Comprueba que gira libre

   Da un toque a un aspa con el dedo. El molino debe dar varias vueltas solo y frenar suavemente. Si se para enseguida, separa un poco las aspas del palo o afloja el alfiler 1 mm.

   Comprueba: Con un soplido fuerte a 20 cm, gira tan rápido que no se distinguen las aspas.

10. Prueba con viento

    Sopla de frente, por la cara donde están las puntas curvadas, a unos 20–30 cm. Después sal afuera y pon el palo de cara al viento, o ponte delante de un ventilador a 1 m.

    Truco: Si gira al revés de lo que esperabas, no pasa nada: el sentido depende de hacia qué lado curvaste las puntas.

¿Funciona? La prueba

Ponte a 1 m de un ventilador en velocidad baja y luego alta, con el molino de cara al aire. Marca un aspa con un punto de rotulador negro y cuenta las vueltas en 10 segundos (o graba un vídeo a cámara lenta).

Qué debe pasar: Con un soplido arranca enseguida. Con el ventilador en velocidad baja da del orden de 5–10 vueltas por segundo: demasiadas para contar a ojo, por eso conviene grabarlo a cámara lenta o usar una brisa suave. Debe girar sin pararse ni cabecear.

Si algo falla

• No gira o se para enseguida — El alfiler aprieta las aspas contra el palo o los agujeros son demasiado pequeños. Solución: Agranda los agujeros a 2 mm, pon la pajita separadora y deja 1–2 mm de holgura bajo la cabeza del alfiler.
• Gira a tirones y cabecea — Las 4 puntas no están curvadas igual o el agujero del centro está descentrado. Solución: Iguala la curva de las 4 aspas y comprueba que el alfiler pasa justo por el centro.
• Las aspas rozan el palo — Falta separador o la cartulina se ha aplastado. Solución: Pon una pajita más larga (15 mm) o una segunda cuenta entre las aspas y el palo.
• Una punta se suelta del alfiler — El agujero está demasiado cerca del borde y se ha rasgado. Solución: Pon un trocito de cinta adhesiva por las dos caras de la punta y vuelve a perforar a 6–7 mm del borde.
• El alfiler no entra en el palo — Madera dura o palo demasiado fino. Solución: Pega en la punta del palo un trozo de goma de borrar o un tapón de corcho y clava el alfiler ahí.

Seguridad

• El alfiler pincha: lo clava un adulto en la madera y comprueba que la punta no sobresale. Si sobresale, se dobla o se tapa con plastilina.
• No corras con el molinillo delante de la cara: el palo y el alfiler pueden hacer daño en los ojos.
• Las cuentas y el alfiler son piezas pequeñas: no dejar al alcance de menores de 3 años.
• Con el ventilador o secador, no acerques los dedos a las rejillas; el secador siempre en aire frío.

La ciencia detrás

Para los niños

El viento es aire que corre y empuja todo lo que encuentra, como cuando te despeina. Las aspas del molino son como cucharas abiertas que atrapan el aire. Como todas miran hacia el mismo lado, el aire las empuja a todas en la misma dirección y el molino da vueltas. Cuanto más fuerte sopla, más rápido gira. Los molinos gigantes que ves en los montes hacen lo mismo y, al girar, fabrican electricidad.

Para el adulto

El aire en movimiento tiene energía cinética (proporcional a v²; la potencia que atraviesa el rotor crece con v³). Cada aspa curvada desvía el flujo: al cambiar la dirección del aire aparece una fuerza de reacción sobre la cartulina, con una componente tangencial que produce un par sobre el eje. Como las cuatro aspas son simétricas respecto al centro, sus componentes se suman en el mismo sentido de giro. Este molinillo es un rotor de baja eficiencia, funciona sobre todo por arrastre y gira más o menos con la velocidad del viento en la punta de las aspas (relación de velocidad de punta ≈ 1): con 3 m/s y Ø 15 cm, del orden de 6 vueltas por segundo. El par de arranque es pequeño, de modo que el rozamiento del eje decide si gira: por eso agujeros holgados, cuentas como cojinetes de contacto puntual y un separador que evita que las aspas toquen el palo. Los aerogeneradores reales usan perfiles alares (sustentación) y giran mucho más rápido que el viento en sus puntas; su potencia teórica máxima es el 59 % de la del viento (límite de Betz).

• energía eólica: energía que se obtiene del viento.
• eje: pieza alrededor de la cual gira algo (aquí, el alfiler).
• rozamiento: fuerza que frena cuando dos cosas se frotan.
• aerogenerador: molino moderno que convierte el giro en electricidad.
• simetría: cuando una figura tiene partes iguales repartidas de forma ordenada.

Por edades

• 5–7 años: El adulto corta las diagonales hasta el punto y clava el alfiler. El niño decora, hace los agujeros con un lápiz afilado (con ayuda), ensarta las puntas en orden 1-2-3-4 y prueba soplando.
• 8–10 años: Lo hacen solos salvo clavar el alfiler. Que cuenten vueltas con vídeo a cámara lenta y comparen tamaños.
• 11–12 años: Que diseñen aspas de otra forma (6 aspas, aspas planas inclinadas 30° en un tapón) y midan cuál gira más. Reto: que el molino enrolle un hilo y levante un clip.

En grupo o en clase

Individual (cada niño su molino), en mesas de 4 que comparten tijeras y punzones. Antes de la sesión: imprimir 25 plantillas, cortar los cuadrados de cartulina y clavar una vez cada alfiler en su palo para hacer el agujero guía. Sesión de 45 min: 10 decorar, 20 montar, 15 «estación de viento» con 2 ventiladores donde se cuentan vueltas por turnos. Ten cinta adhesiva para reparar puntas rasgadas.

Retos

• Haz que tu molino levante un clip: pega un trozo de pajita al alfiler detrás de las aspas, ata 30 cm de hilo y deja que se enrolle al girar.
• Fabrica un molino de 6 aspas con un hexágono y compara su velocidad.
• Pon el molino en una veleta (cola de cartulina detrás) para que se oriente solo hacia el viento.
• Haz una fila de 5 molinos y averigua desde dónde llega el viento en el patio.

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