Proyector de constelaciones
Una caja de zapatos con un agujero de 56 mm en la tapa y la linterna del móvil dentro: al poner encima un disco de cartulina negra perforado con una constelación real, el techo de una habitación a oscuras se llena con esas estrellas en un círculo de más de 1 m.
Qué va a aprender
- Que la luz viaja en línea recta: cada agujerito deja pasar un rayo que dibuja un punto en el techo, y el conjunto conserva la forma de la constelación.
- Que la imagen crece con la distancia en proporción: con la luz a 10 cm del disco y el techo a 2 m, la constelación se ve unas 20 veces más grande.
- Que la nitidez depende del tamaño de la fuente de luz: un LED pequeño da estrellas como puntos; una linterna con reflector, manchas.
- A reconocer 5 constelaciones reales y que las estrellas tienen brillos distintos (magnitud).
- Que una proyección invierte la imagen si el disco se pone del revés, y cómo evitarlo.
Prepara antes
- Imprime las plantillas al 100 % (sin «ajustar a la página») y comprueba con una regla que la línea roja de la cabecera mide 50 mm y que los discos miden 66 mm.
- Elige la habitación de la función: necesitas oscuridad total (persianas bajadas) y un techo blanco y liso.
- Prueba la linterna de tu móvil: tápala con un dedo y mira que la luz salga de un punto pequeño. Si tu móvil tiene dos LED, tapa uno con cinta.
- Si los niños son pequeños, perfora tú los agujeros de 2 y 2,5 mm antes; ellos pueden hacer los de 1 mm con la aguja.
Materiales y herramientas
- Caja de zapatos con tapa — 1
de unos 32 × 20 × 11 cm; la altura (10–12 cm) fija la distancia de la luz al disco - Cartulina negra — 1 hoja A4
180–250 g/m², opaca (a contraluz no debe pasar luz) - Móvil con linterna — 1
el flash LED es una fuente pequeña (3–4 mm) y da estrellas nítidas - Cinta adhesiva negra — 1 rollo
cinta aislante o americana negra, para sellar esquinas y sujetar el disco - Barra de pegamento — 1
para pegar la plantilla impresa sobre la cartulina - Trozo de corcho o plancha de poliestireno — 1 de 10 × 10 cm
base blanda donde clavar el punzón sin dañar la mesa
Herramientas
- Cúter y base de corte — cortar el agujero de 56 mm en la tapa adulto
- Compás o un vaso de 56 mm — trazar el agujero (la plantilla A también vale)
- Aguja gruesa de coser (1 mm) — estrellas débiles
- Punzón fino o clavo de 1,5 mm — estrellas medianas adulto
- Clavos de 2 y 2,5 mm (o broca de esas medidas girada a mano) — estrellas brillantes adulto
- Tijeras — recortar los discos
Piezas y plantillas
- A · Plantilla del agujero de la tapa ×1 — papel (plantilla para trazar)
- B · Disco: Orión ×1 — cartulina negra 180–250 g
- C · Disco: Osa Mayor ×1 — cartulina negra 180–250 g
- D · Disco: Cruz del Sur ×1 — cartulina negra 180–250 g
- E · Disco: Escorpio ×1 — cartulina negra 180–250 g
- F · Disco: Casiopea ×1 — cartulina negra 180–250 g
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Paso a paso
Marca el agujero en la tapa
Recorta la plantilla A (círculo de 56 mm) y colócala en el centro de la tapa de la caja: dibuja dos diagonales de esquina a esquina para hallar el centro. Repasa el contorno con lápiz.
1 Traza las dos diagonales de la tapa: se cruzan en el centro 2 Centra la plantilla A en el cruce y repasa el contorno con lápiz 3 El círculo de 56 mm queda dibujado en el centro de la tapa Comprueba: El círculo debe quedar a la misma distancia de los dos lados largos de la tapa.Corta el agujero adulto
Un adulto corta el círculo de 56 mm con cúter sobre la base de corte, haciendo muchos cortes cortos siguiendo la línea. Lija o recorta los pelillos del borde con tijera.
1 Un adulto corta el círculo con muchos cortes cortos y suaves 2 Recorta con tijera los pelillos que queden en el borde 3 Agujero redondo y limpio en el centro de la tapa Sella la caja
Pon cinta negra por fuera en las 4 esquinas verticales de la caja y en cualquier rendija. Si la caja es blanca por dentro no pasa nada, pero no debe salir luz por ningún sitio salvo por el agujero.
1 Pega cinta negra por fuera en cada esquina vertical de la caja 2 Tapa también las rendijas: la luz solo debe salir por el agujero Comprueba: Mete el móvil con la linterna encendida, cierra la tapa y tapa el agujero con la mano a oscuras: la caja no debe brillar por las esquinas.Prepara los discos
Pega con barra de pegamento la hoja de los discos (B a F) sobre la cartulina negra, con el dibujo hacia ti. Recorta los 5 círculos de 66 mm por la línea exterior.
1 Pega la hoja de los discos sobre la cartulina negra, dibujo hacia ti 2 Recorta cada disco por la línea exterior 3 Salen 5 discos: Orión, Osa Mayor, Cruz del Sur, Escorpio y Casiopea Truco: Escribe el nombre de la constelación también en una pestaña de cinta de carrocero pegada al borde: así la ves en la oscuridad con el móvil.Perfora las estrellas débiles
Apoya el disco sobre el corcho con la cara impresa hacia arriba. Con la aguja gruesa, perfora todos los círculos marcados «1» (1 mm), pinchando recto, sin girar.
1 Disco sobre el corcho, cara impresa arriba: busca los círculos «1» 2 Pincha recto, sin girar la aguja, hasta atravesar Comprueba: Mira el disco a contraluz: cada agujerito debe verse como un punto de luz limpio.Perfora las estrellas brillantes adulto
Un adulto perfora con el punzón los círculos de 1,5 mm, con un clavo de 2 mm los de 2 mm y con uno de 2,5 mm los de 2,5 mm (Betelgeuse, Rigel, Acrux). Atraviesa del todo y gira el clavo para que el agujero quede redondo.
1 Punzón para los «1,5»; clavos de 2 y 2,5 mm para el resto 2 El adulto atraviesa del todo y gira el clavo para redondear 3 Las estrellas brillantes quedan con los agujeros más grandes Truco: No perfores las líneas grises que unen las estrellas: son solo guía para reconocer la figura.Limpia los agujeros
Da la vuelta al disco: la cartulina forma rebabas por detrás. Recórtalas con tijera pequeña o lija suave, sin aplastarlas hacia dentro del agujero, porque tapan la luz.
1 Da la vuelta al disco: por detrás salen rebabas 2 Recorta las rebabas a ras con tijera pequeña o lija suave 3 No aplastes la rebaba hacia dentro: taparía la luz Coloca el móvil
Pon el móvil boca abajo (pantalla contra el fondo) dentro de la caja, con el flash justo debajo del centro del agujero de la tapa. Enciende la linterna y cierra la tapa.
1 Móvil boca abajo, con el flash bajo el centro del agujero 2 Enciende la linterna y cierra la tapa Comprueba: Al mirar por el agujero (sin acercar el ojo), debes ver el LED encendido justo en el centro.Pon el disco del revés
Coloca el disco sobre el agujero con la cara IMPRESA hacia DENTRO de la caja (hacia la luz) y céntralo. Sujétalo con 3 tiras cortas de cinta negra en el borde, sin tapar ninguna estrella.
1 Dale la vuelta: la cara impresa mira hacia dentro, a la luz 2 Céntralo sobre el agujero y sujétalo con 3 tiras de cinta en el borde 3 De lado: la cara blanca impresa queda hacia el flash Truco: Si lo pones con lo impreso hacia fuera, la constelación sale como en un espejo: la Osa Mayor con el mango hacia el otro lado.Proyecta en el techo
Apaga todas las luces y espera 1 minuto a que los ojos se acostumbren. Pon la caja en una mesilla bajo el techo, que quede a unos 2 m: verás un círculo de estrellas de 1–1,2 m de diámetro. Con la caja en el suelo el techo queda más lejos (unos 2,3 m) y el círculo sale algo mayor.
1 Apaga todas las luces y espera 1 minuto a oscuras 2 Con el techo a unos 2 m, las estrellas llenan un círculo de 1–1,2 m Comprueba: Las estrellas deben verse como puntos de tamaños distintos, no como manchas. Si salen manchas, revisa la fuente de luz (problemas).Cambia de constelación
Para cambiar, despega las 3 tiras de cinta, pon otro disco y vuelve a pegar. Haz un recorrido: Osa Mayor, Casiopea, Orión, Escorpio y Cruz del Sur, contando la historia de cada una.
1 Despega las 3 tiras de cinta y quita el disco 2 Pon otro disco, impreso hacia dentro, y vuelve a pegar las tiras 3 Haz el recorrido y cuenta la historia de cada constelación
¿Funciona? La prueba
Con la caja en el suelo y la habitación a oscuras, proyecta el disco de Orión en el techo (con un techo de 2,4 m, el disco queda a unos 2,3 m de él). Mide con una cinta métrica la distancia entre Betelgeuse y Rigel en el techo.
Qué debe pasar: En el disco están a unos 42 mm; en el techo, unas 24 veces más lejos: alrededor de 1 m (aumento ≈ (altura de la luz al disco + distancia al techo) / altura de la luz al disco = (10 + 230) / 10). Las 7 estrellas principales se ven nítidas; las tres del cinturón, en línea.
Si algo falla
- Se ven manchas grandes en vez de estrellas — La luz sale de una superficie grande (linterna con reflector o lente). Solución: Usa el flash del móvil o quita el reflector a la linterna. Cuanto más pequeña la fuente, más puntuales las estrellas.
- Cada estrella sale doble — El móvil tiene dos LED de flash (blanco y ámbar) separados. Solución: Tapa uno con un trocito de cinta negra.
- Las estrellas son muy débiles — Habitación con algo de luz, agujeros demasiado pequeños o techo lejos. Solución: Oscurece del todo, acerca la caja al techo (sobre una mesa) o agranda un poco los agujeros.
- La constelación sale como en un espejo — Disco con la cara impresa hacia fuera. Solución: Dale la vuelta: la cara impresa va hacia dentro, hacia la luz.
- Hay manchas de luz en el techo además de las estrellas — Fugas por las esquinas, por la unión tapa–caja o por el borde del disco. Solución: Sella con cinta negra y comprueba que el disco tapa el agujero con 5 mm de margen.
- Solo se ven las estrellas del centro — El flash no está centrado bajo el agujero o tiene un haz estrecho. Solución: Centra el móvil y comprueba que está plano, sin calzos debajo; si sigue igual, quita la funda, que puede recortar el haz, o prueba con otro móvil cuyo flash abra más.
Seguridad
- Punzones y clavos los maneja un adulto, perforando hacia abajo sobre el corcho y con la mano lejos de la punta.
- El cúter lo usa un adulto, con base de corte.
- No uses linternas incandescentes ni velas dentro de la caja: calientan el cartón. El LED del móvil no calienta, pero sácalo si la sesión dura más de 20 minutos.
- A oscuras, deja libre el suelo y ten una luz de emergencia a mano para no tropezar.
- No mires fijamente el LED a través del agujero desde cerca: deslumbra.
La ciencia detrás
Para los niños
La luz del móvil sale de un puntito y viaja en línea recta en todas direcciones. La cartulina negra la tapa casi toda, pero por cada agujerito se escapa un rayo que llega hasta el techo y dibuja una estrella. Como los rayos se van separando mientras suben, el dibujo del techo es mucho más grande que el del disco, igual que la luz de una linterna se hace más grande en la pared cuanto más lejos está. Los agujeros grandes dejan pasar más luz y salen estrellas más brillantes, como en el cielo de verdad.
Para el adulto
Es una proyección central desde una fuente casi puntual: cada agujero define un haz estrecho que une la fuente con el techo. Si la fuente está a una distancia a del disco y el techo a una distancia D del disco, el aumento es M = (a + D) / a; con a = 10 cm y D = 2 m, M ≈ 21, de modo que la zona útil de 56 mm se convierte en un círculo de ≈ 1,2 m. Una fuente de tamaño s produce en el techo una mancha por estrella de diámetro ≈ s · D / a + agujero · M: con el LED del móvil (s ≈ 3–4 mm) el primer término da 6–8 cm y, sumando el agujero (1–2,5 mm × 21), cada estrella mide unos 8–13 cm, aceptable; con una linterna de reflector (s ≈ 25 mm) pasan de 50 cm y no se distinguen estrellas. La relación nitidez/tamaño de figura ≈ s / diámetro del disco no depende de a, por eso conviene una fuente pequeña y un disco grande. El flujo que atraviesa cada agujero es proporcional a su área: un agujero de 2,5 mm deja pasar 6 veces más luz que uno de 1 mm, lo que imita la escala de magnitudes (cada magnitud ≈ 2,5 veces de brillo). Las posiciones de los agujeros se han calculado con una proyección gnomónica de las coordenadas reales (ascensión recta y declinación), dibujadas como se ven en el cielo (norte arriba, este a la izquierda); la proyección conserva esa orientación para un observador que mira el techo desde abajo solo si la cara dibujada mira hacia la fuente.
- constelación: grupo de estrellas que, vistas desde la Tierra, parecen formar una figura.
- proyección: imagen que forma la luz al llegar a una superficie.
- fuente puntual: luz que sale de un punto muy pequeño; da sombras y puntos nítidos.
- magnitud: número que indica el brillo de una estrella: cuanto menor, más brillante.
- planetario: sala o aparato que proyecta el cielo nocturno en una cúpula o un techo.
Por edades
- 5–7 años: El adulto corta la tapa y perfora los agujeros grandes. El niño recorta los discos, pincha con aguja las estrellas pequeñas (con el adulto al lado) y cambia los discos durante la función.
- 8–10 años: Hacen todo salvo el cúter y los clavos de 2–2,5 mm. Aprenden los nombres de 2–3 estrellas brillantes (Betelgeuse, Rigel, Antares) y buscan la Osa Mayor en el cielo real.
- 11–12 años: Miden el aumento a distintas distancias y comprueban M = (a + D) / a. Reto: fabricar un disco de una constelación nueva a partir de las coordenadas de una app o de un atlas.
En grupo o en clase
Parejas, una caja por pareja (12–13 cajas para 25 niños) o una sola caja por clase y un disco por pareja. Antes de la sesión: cortar las tapas, imprimir los discos y tener corchos y agujas. Sesión de 60 min: 10 min de explicación, 30 min de perforado (estaciones de aguja para los niños y un adulto con los clavos grandes), 20 min de función con el aula a oscuras proyectando cada disco y contando su historia.
Retos
- Haz un disco con todo el «Triángulo de verano» (Vega, Deneb y Altair) y las estrellas de alrededor.
- Fabrica un disco giratorio con 4 constelaciones en los bordes y una chincheta en el centro para cambiar sin despegar cinta.
- Pon celofán rojo sobre Betelgeuse y Antares y azul sobre Rigel: son los colores reales de esas estrellas.
- Construye una cúpula de papel (paraguas blanco abierto) y proyecta dentro, como en un planetario de verdad.