Tubo lanzador de bombones
Experimenta con tubos de cartón de diferentes longitudes para ver hasta dónde puedes hacer volar un bombón de merengue blando (malvavisco).
Temas: Ingeniería y tecnología, Diseño y retoques, Física, Mecánica
Palabras clave: bombones de merengue blando, las leyes de Newton, fuerza, comestible, español
- una carpeta de archivos (u otro papel rígido o cartón liviano)
- tijeras
- cinta adhesiva
- uno o más bombones de merengue blando (malvaviscos)
- unas cucharadas de harina
- Corta un rectángulo de la carpeta de archivos que mida aproximadamente 11.5 x 7.5 pulgadas (29.5 x 19 centímetros).
- Coloca uno de los bordes largos de la carpeta de archivos dentro del otro y enróllalo para formar un tubo que se ajuste alrededor de la circunferencia de un bombón. El tubo debe apretar al bombón, pero no tanto que impida que el bombón pueda moverse. Tal vez sea más fácil enrollar el tubo si primero tiras de la carpeta sobre el borde de una mesa para darle una ligera curva al cartón.
- Cuando el tubo se haya enrollado al tamaño apropiado, pega un extremo con cinta adhesiva para que permanezca enrollado, luego aplica cinta a toda la longitud del tubo.
Pasa el malvavisco por harina, luego sacúdelo o golpéalo para eliminar cualquier exceso (esto ayudará a evitar que el bombón se adhiera al tubo).
Coloca el bombón en un extremo del tubo. Sostén el otro extremo del tubo hacia tu boca, paralelo al piso, y sopla con fuerza dentro del tubo. Observa qué tan lejos llega el bombón.
Vuelve a colocar el bombón en un extremo del tubo, pero esta vez coloca tu boca en el mismo extremo del tubo donde se encuentra el bombón. Sopla con fuerza contra el bombón mismo, de modo que tenga que recorrer la longitud del tubo antes de salir. Asegúrate de mantener el tubo horizontal y de soplar todo el tiempo que el bombón esté en el tubo. ¿El bombón fue más lejos esta vez?
Si soplas y el bombón no se mueve, verifica el diámetro del tubo. Puede ser demasiado apretado (en cuyo caso la fricción evita que se mueva) o demasiado flojo (en cuyo caso el aire pasa alrededor del bombón en lugar de empujarlo).
Mientras el bombón está en el tubo, tu soplido aumenta la presión de aire en el tubo, creando una fuerza sobre el bombón. Mientras esta fuerza sea mayor que la fuerza de fricción, hay una fuerza desequilibrada en el bombón. De acuerdo con la segunda ley de Newton, F = ma, una fuerza desequilibrada acelera un objeto. La velocidad del bombón seguirá aumentando mientras el bombón experimente una fuerza desequilibrada.
Tan pronto como el bombón abandone el tubo, tu soplido ya no lo afecta. Pero cuanto más rápido salga el bombón del extremo del tubo, más lejos viajará antes de tocar el suelo.
Cuando el bombón está en el extremo alejado del tubo, lejos de tu boca, se cae cerca del tubo casi tan pronto cuando tú soplas. La fuerza desequilibrada sobre él no dura mucho tiempo, por lo que el bombón no acelera muy rápido ni viaja muy lejos.
Cuando el bombón está en el extremo del tubo que está más cerca de tu boca, experimenta una fuerza desequilibrada durante toda la longitud del tubo cuando tú soplas. Dado que la fuerza actúa durante más tiempo, el bombón va más rápido cuando sale del tubo y, por lo tanto, viaja más lejos.
La longitud del tubo que proporcionará la velocidad máxima está determinada por cuánto tiempo puedes seguir soplando lo suficientemente fuerte como para mantener la presión suficiente en el tubo para que la fuerza producida en el bombón sea mayor que la fuerza de fricción. Si tienes pulmones realmente poderosos, puedes usar un tubo muy largo y lograr que un bombón se mueva muy rápido.
Intenta usar un tubo bastante más largo: doble o triple la longitud del tubo de la carpeta de archivos. La tubería de PVC Schedule 40 de una pulgada funciona bien para esto y elimina los problemas que puedes encontrar al tratar de pegar varias carpetas de archivos.
Intenta elevar el tubo en diferentes ángulos por encima de la horizontal para ver el efecto que tiene en la distancia que viaja el bombón.
¿Cuál es el rango máximo absoluto que puedes lograr con el bombón? ¿Qué combinación de longitud y elevación del tubo da ese rango? ¿Los resultados varían de persona a persona?
Aquí hay un desafío diferente: la foto a continuación fue tomada por Dean Baird durante una demostración de Don Rathjen y Paul Doherty en la reunión de otoño de la Asociación Estadounidense de Profesores de Física del Norte de California-Nevada (NCNAAPT, por sus siglas en inglés) en Gunn High School, Palo Alto, California, el 6 de noviembre de 2005.
En el pie de foto de Dean en el sitio web de la NCNAAPT, él notó que la velocidad del obturador de la cámara era de 1/30 de segundo. Por lo tanto, planteó el desafío de estimar la velocidad y el alcance del bombón, teniendo en cuenta el ángulo de lanzamiento por encima de la horizontal. Midiendo parámetros simples en esta foto y considerando el tiempo de exposición proporcionado, ¿puedes determinar la velocidad del bombón en el momento en que se tomó la foto? (Sugerencia útil: el tubo está hecho de una carpeta de archivos como se describe en esta actividad).
La traducción al español fue realizada en colaboración con el California Science Center.
