Ciencia de la estabilidad: cómo las colas ayudan a una cometa a volar


Conceptos clave Aerodinámica Viento Vuelo Efectivo Introducción ¿Alguna vez has tratado de construir tu propia cometa? Las cometas han sido una fuente de entretenimiento a través de los siglos para los niños de todo el mundo. Y también se han utilizado para experimentos científicos: Benjamin Franklin voló uno para investigar rayos. (¡Algo

Conceptos clave
Aerodinámica
Viento
Vuelo
Efectivo
Introducción
¿Alguna vez has tratado de construir tu propia cometa? Las cometas han sido una fuente de entretenimiento a través de los siglos para los niños de todo el mundo. Y también se han utilizado para experimentos científicos: Benjamin Franklin voló uno para investigar rayos. (¡Algo que no debes hacer!) En esta actividad tendrás la oportunidad de construir tu propia cometa (una simple cometa de trineo) y utilizarla para investigar cómo las colas ayudan a las cometas a volar. Después de probar esta actividad, ¡puedes agregar colas a otras cometas para ayudarlas a elevarse a mayores alturas!
Fondo
¿Sabías que, además de Ben Franklin, uno de los voladores de cometas más famosos de todos los tiempos era un niño de 10 años? Su nombre era Homan Walsh, y sin él, el Puente Colgante de las Cataratas del Niágara puede que no se haya construido en 1847. Antes de que pudiera comenzar la construcción, alguien necesitaba cruzar la Garganta del Río Niágara. Homan voló con éxito una cometa de un lado de la garganta a la otra sobre los traicioneros rápidos que se encuentran debajo y, después de asegurar su cuerda de cometa, se introdujo una línea más pesada hasta que un cable de acero pudo conectar ambas orillas y la construcción del puente pudo comenzar. ¡Homan fue recompensado con un premio en efectivo de $ 10, que era mucho dinero en 1847!
¿Cómo vuela una cometa? Cuando alguien corre con una cometa, el viento que va de frente a la cometa provoca una fuerza de elevación sobre ella. Esta fuerza es perpendicular al viento, empujando la cometa hacia arriba. Al mismo tiempo, la fuerza de arrastre tira de la cometa hacia atrás, en la dirección en que el viento avanza.
Hay muchos diseños diferentes de cometas. Algunas son muy antiguas, como las cometas tradicionales chinas y japonesas. Algunos diseños son muy nuevos, como las cometas dinámicas utilizadas en competiciones de vuelo de cometas deportivas. Sus modernos materiales y diseños los hacen muy maniobrables.
Materiales
• Impresora
• Papel
• Tijeras
• Crayones y marcadores (opcional)
•Cinta
• Dos pajitas
• perforadora
• Cuerda de la cometa
• Cinta métrica o regla
• Clip de papel
• Bolsa de plástico u otra bolsa delgada de plástico.
• Un área abierta y despejada afuera
Preparación
• Descargue la plantilla Kled Sled (pdf) e imprímala en una hoja de papel de ocho pulgadas y media por 11 pulgadas.
• Cortar con cuidado la cometa trineo. Puedes decorarlo usando crayones, marcadores u otros medios.
• Recorte la longitud de las dos pajitas para que encajen en el área marcada para las pajitas. Pegue las pajitas en su lugar.
• Coloque tres pedazos de cinta en las áreas marcadas que cubren los círculos negros para reforzar los orificios de la cuerda de la cometa. Usando un perforador, golpee cuidadosamente los dos agujeros marcados por los círculos negros.
• Corte dos trozos de cuerda de cometa para hacer cada uno de 45 centímetros (cm) de largo. Atar una cuerda a través de cada agujero. Átalos bien, pero no tanto que rasgues el papel. Ate el extremo opuesto de ambas cadenas a un extremo de un clip.
• Corta un trozo de cuerda de cometa de un metro de largo. Ate un extremo de esta cadena al otro extremo del clip. Tu kite de trineo está listo para volar!
• Para hacer algunas colas para probar en su cometa, tome una bolsa de plástico u otra bolsa delgada de plástico y colóquela completamente plana. Si la bolsa tiene asas, córtelas con unas tijeras para quitarlas. Luego, siga cortando la bolsa de esta manera para crear anillos finos (que se verán como tiras cuando estén planas); cada una debe tener unos tres cm de ancho. Cortar toda la bolsa en estos anillos. Deseche las asas. Puede ver esto en una guía visual en línea para este paso.)
Procedimiento
• Intente volar su cometa sin una cola en un área abierta y despejada afuera. Primero camina con él, luego trata de correr con él. ¿Qué hace la cometa cuando caminas y luego cuando corres? ¿Qué tan bien vuela?
• Con los anillos de plástico de la bolsa de la compra que hizo, pegue una cola en la parte inferior de su cometa de 10 cm de largo. (Esto probablemente será menos de un anillo de la bolsa de la compra). La cola debe estar centrada. Intenta hacer volar tu cometa al aire libre, primero camina y luego corre con ella. ¿Cómo vuela la cometa en comparación con cuando no tenía cola? ¿Por qué crees que es esto?
• Ahora probarás una cola que mide 100 cm de largo. Para hacer esta cola, junte dos anillos y júntelos suavemente (puede ver este paso, que implica superponer y torcer los bucles una vez, en la guía visual). Adjuntar más anillos a la cola de esta manera para hacerlo más largo. Fije la cola más larga a la cola de 10 cm de la cometa para obtener una cometa de 100 cm de longitud. Intenta hacer volar tu cometa al aire libre, primero camina y luego corre con ella. ¿Qué tan bien vuela la cometa con la cola de 100 cm en comparación con la de 10 cm? ¿Cómo se compara con volar una cometa sin cola? ¿Por qué crees que es esto?
• Ahora probarás una cola que mide 500 cm de largo. Use el mismo proceso de bucle para expandir su cola de 100 cm otros 400 cm de longitud. Intenta hacer volar tu cometa al aire libre, primero camina y luego corre con ella. ¿Qué tan bien vuela la cometa con la cola de 500 cm en comparación con las otras colas o sin cola? ¿Qué diferencias observas? ¿Por qué crees que es esto?
De las colas que probaste, ¿qué cola crees que ayudó a la cometa a volar mejor? ¿Por qué crees que esto es así?
Extra : realice esta actividad nuevamente, pero en lugar de comparar diferentes longitudes de cola, intente agregar colas adicionales y comparar los resultados. Agrégalos simétricamente al final de la cometa. ¿Qué tan bien vuela la cometa sin cola, una cola, dos colas?
Extra: en esta actividad voló una cometa usando una cuerda de cometa de un metro de largo. ¿Qué sucede cuando vuelas la cometa con diferentes longitudes de cuerda de cometa, como un metro, tres metros o cinco metros?
Extra : Hay muchos otros diseños de cometas. Use Internet, libros o revistas en una biblioteca para encontrar planes para diferentes tipos de cometas. Luego prueba tus nuevos diseños de cometas como lo hiciste en esta actividad. ¿Cómo afecta la longitud de la cola a qué tan bien funcionan otros diseños de cometas? ¿Qué otras variables afectan qué tan bien funcionan los diseños de cometas?
Observaciones y resultados.
Cuando intentaste volar la cometa sin cola, ¿giró y rodó mucho, y en realidad no voló? ¿Volar la cometa con una cola de 100 cm funcionó mejor?
Tratar de volar una cometa sin cola puede hacer que la cometa gire y ruede mucho porque la cometa es inestable. Agregar una cola a una cometa ayuda a hacerla volar de manera más estable al agregar un poco de peso necesario y arrastrar a su extremo inferior. Agregar una cola pequeña, como la cola de 10 cm de largo, puede ayudar a la cometa a volar un poco más estable, pero aún así girará y rodará mucho. Agregar una cola más larga, como la cola de 100 cm de largo, debería ayudar a la cometa a volar bien, permitiéndole alcanzar una altura relativamente alta sin rodar mucho. Una cola muy larga, como la cola de 500 cm de largo, ayudará a evitar que la cometa ruede, pero la cola puede ser tan pesada que evitará que la cometa vuele muy alto. Algunos recomiendan agregar una cola que sea alrededor de tres a ocho veces la longitud de la cometa, ¡pero la mejor manera de determinar la longitud correcta de la cola para tu cometa en particular es probarlo!
Más para explorar
Usando un Kite como Plataforma Experimental desde
Fuerzas en una cometa de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA)
Cometas de aviación para niños
Cómo adjuntar colas de cometas desde cometas en el cielo
Haciendo colas de cometa de mi mejor cometa
¡Vamos a volar una cometa! de Science Buddies

Esta actividad traída en colaboración con Science Buddies.