Huevos Kinder y Física? Teach article

Traducido por Félix Jiménez-Villacorta. Estos sencillos experimentos de física añaden una sorpresa extra a tus huevos de chocolate Kinder Sorpresa.

La mayoría de la gente problablemente haya oído hablar de los huevos de chocolate Kinder Sorpresa®. Estos huevos de chocolate huecos contienen una sorpresa, en forma de juguete pequeño, oculto dentro de un recipiente de plástico con forma de huevo. Sin embargo, no todo el mundo se percata de que los recipientes de plástico internos pueden utilizarse también en sencillos experimentos de física.

Los experimentos descritos aquí, que son rápidos y fáciles de hacer y utilizan materiales disponibles y de fácil acceso, desafían a los estudiantes a predecir y explicar los resultados. Pueden ser utilizados como demostraciones del profesor o experimentos para grupos pequeños de estudiantes. Dependiendo del nivel de explicación proporcionado, las actividades pueden ser realizadas con niños de 7 a 16 años.

Un tentetieso

La forma del huevo de plástico puede ser aprovechada para fabricar un conocido juguete para niños, un tentetieso.

Materiales

  • Un recipiente de plástico de un huevo Kinder
  • Plastilina® u otra arcilla de modelar
  • Plastilina® u otra arcilla de modelar
  • Opcional: lapiceros y pegatinas para decorar el huevo

Procedimiento

  1. Utiliza la plastilina para fijar el objeto pesado dentro del fondo del huevo de plástico.
  2. Cierra el huevo.
  3. Decora la parte exterior del huevo (opcional).

Empuja el huevo: debería volver a su posición con facilidad porque el centro de gravedad ha bajado debido al peso adicional.

Un ejemplo de flotabilidad

Demostrar como el comportamiento flotante del huevo de plástico depende de su densidad.

Materiales

  • 3 recipientes de plástico de huevos Kinder
  • Un bol grande con agua
  • Una solución salina (NaCl, al menos 3% masa-volumen)

Procedimiento

  1. Rellena un huevo de plástico con agua pura (para rellenarlo, sumerge el huevo abierto en agua y ciérralo en ese instante).
  2. Rellena otro huevo con la solución salina.
  3. Reserva el tercero vacío, es decir, relleno de aire.
  4. Pon los tres huevos en el bol de agua y observa su comportamiento.
Figura 3: Los diferentes
comportamientos de los
huevos cargados

Imagen cortesía de Jozef
Ondera

Un huevo flotará en la superficie del agua, el otro se situará por debajo de ese nivel, y el tercero se hundirá hasta el fondo. Presenta este experimento a los estudiantes como un misterio – su tarea consiste en explicar los diferentes comportamientos de los huevos (figura 3). Los estudiantes podrían realizar una investigación más profunda añadiendo un número distinto de monedas pequeñas dentro de los huevos y notando la profundidad de flotación.

Sobre lo que ocurre

Al resolver el misterio, los estudiantes pronto descubrirán que los huevos tienen diferente peso y por tanto diferente masa. Dado que el volumen de los huevos es el mismo, debe ser su densidad la que causa la diferencia de comportamiento. La mayor densidad corresponde al huevo más pesado (el relleno con agua salada), y dado que su densidad es mayor que la densidad del agua del frasco, el huevo se hunde hasta el fondo. El huevo relleno con agua pura tiene aproximadamente la misma densidad que el agua, así que flota justo por debajo de la superficie del agua (siendo el plástico del recipiente suficientemente ligero para mantenerlo a esa altura). Finalmente, el huevo relleno de aire tiene una densidad menor que el agua, así que flota en el agua.

El misterioso movimiento de un huevo Kinder

Desconcierta a tus estudiantes con el efecto de fricción dentro de un huevo de plástico.

Materiales

  • Un recipiente de plástico de un huevo Kinder
  • Hilo fino de algodón o nylon
  • Una bola de acero con un agujero (o una tuerca)
  • Una bola de madera o de corcho con un agujero
  • Una pieza pequeña de tubo flexible doblado o una pajita, algo más larga que el huevo de plástico
  • Unas tijeras u otro objeto afilado para agujerear el huevo de plástico

Procedimiento

Para preparar el experimento:

  1. Haz agujeros en ambos extremos del huevo de plástico.
  2. Pasa el hilo a través de un agujero, a través del tubo doblado o la pajita, y luego a través del otro agujero (figura 4).
  3. Cierra el huevo.
  4. Acopla la bola de acero (o la tuerca) a uno de los extremos del hilo y la bola de madera o corcho al otro extremo.
Figura 4: A:El huevo de plástico abierto para mostrar su contenido; B: Una representación gráfica con 1 representando el punto de fricción
Imagen cortesía de Jozef Ondera (A) y Nicola Graf (B)

Para preparar el experimento:

  1. Pide a tus estudiantes que mantengan la bola de acero en su mano y dejen que el huevo cuelgue.Que tus estudiantes repitan el experimento, cambiando la posición de las bolas, de tal forma que ahora agarren la bola de madera o corcho.
  2. El huevo se desliza por el hilo hacia la bola de madera o corcho (figura 5A).
  3. Esta vez, el huevo no cae, sino que permanece en una posición estable del hilo (figura 5B).
  4. Pide a tus estudiantes que expliquen lo que observan. ¿Qué está pasando dentro del huevo?
Figura 5: A: El huevo de
plástico se desliza hasta dar
con la bola de madera; B: Con
la bola de acero abajo, el
huevo permanece a mitad de
camino del hilo

Imagen cortesía de Jozef
Ondera

Sobre lo que ocurre

Cuando la ligera bola de madera o corcho cuelga debajo del huevo, el hilo no está sujeto a una tensión importante y hay poca fricción entre el hilo y el tubo (figura 4B), por lo que el huevo puede moverse fácilmente. Si le damos la vuelta al sistema de tal forma que la bola de acero esté por debajo, el hilo está sujeto a una gran tensión y presiona el ángulo del tubo doblado (figura 4B); esto incrementa significativamente la fuerza de fricción de tal forma que el huevo ya no puede moverse.

Puede obtenerse un efecto similar de otras formas, y puede ser interesante para tus estudiantes que las descubran: para crear el mismo comportamiento resultante pero con un método distinto.

Contra corriente

Demostrar cómo una diferencia de presión provoca que el huevo de plástico flote contra la corriente de agua.

Materiales

  • Un recipiente de plástico de un huevo Kinder
  • Un tubo largo y transparente cerrado por un extremo; por ejemplo, una probeta graduada. Su diámetro debería ser ligeramente mayor que el del huevo de plástico
  • Agua
Figura 6: Contra la corriente:
el huevo de plástico flota en
vez de salirse del tubo

Imagen cortesía de Jozef
Ondera

Procedimiento

  1. Coloca el huevo vacío dentro del tubo de tal forma que vaya al fondo.
  2. Empieza a echar agua dentro del tubo.
    • El huevo sube por el tubo.
  3. Rellena completamente el tubo con agua, cubre la parte de arriba con tu mano y dale la vuelta.
  4. Mantén el tubo en la posición volteada y quita tu mano, dejando que el agua salga. 
    • En vez de salir del tubo, el huevo flota en el agua (figura 6).

Sobre lo que ocurre

Una vez que el sistema está volteado, el agua comienza a fluir alrededor del huevo, adhiriéndose a su superficie mientras cae. Así que el huevo está efectivamente rodeado de agua. Por debajo del huevo está la presión atmosférica; sobre el huevo, la presión se reduce del orden de la cantidad de agua equivalente a la altura del huevo. Por consiguiente, el huevo experimenta un empuje hacia arriba equivalente a dicha diferencia de presión. Dicho de otra forma, dado que el agua rodea al huevo, el huevo flotará.

El equilibrio del huevo

Demostrar cómo mover el centro de masa cambia la posición del huevo de plástico.

Materiales

  • Un recipiente de plástico de un huevo Kinder
  • Un rotulador a prueba de agua
  • Aproximadamente 30 cm de alambre fino
  • Un objeto no absorbente, de tamaño y forma adecuados para ajustarse firmemente en uno de los extremos del huevo de plástico y con una densidad mayor que el aire y menor que el agua (p.ej. poliestireno expandido)
  • Un recipiente transparente de agua, p.ej. una jarra medidora
  • Unas tijeras u otro objeto afilado para agujerear el huevo de plástico
  • Agua

Procedimiento

Figura 7: El huevo naranja es
el nuevo diseño (con
bisagra), el huevo rojo es el
antiguo diseño (en dos
partes)

Imagen cortesía de Jozef
Ondera

Para preparar el experimento:

  1. Usar el rotulador a prueba de agua, marcar cada extremo del huevo (p.ej. un círculo en un extremo y una cruz en el otro). (Si estás usando el huevo Kinder con el diseño antiguo, ver figura 7, puedes simplemente utilizar dos mitades de diferente color).    
  2. Agujerea ambos lados por la mitad del huevo de plástico. Haz agujeros adicionales a ambos lados del huevo de plástico.
  3. Encaja  el objeto no absorbente firmemente en una de las mitades del huevo de plástico.
  4. Enhebra el alambre por los agujeros y retuerce los extremos para hacer un asa; después cierra el huevo.

Para realizar el experimento:

  1. Agarrando el huevo por su asa, comprueba qué marca (p.ej. círculo o cruz) queda arriba.
  2. Empuja el huevo para dejarlo que se balancee.
    • El huevo vuelve a su posición previa, con la misma marca arriba.
  3. Sumerge el huevo en la jarra de agua.
    • En cuanto el agua entra a través de los agujeros del huevo, el huevo se da la vuelta (figura 8).
  4. Saca el huevo del agua.
    • En cuanto el agua sale del huevo, el huevo vuelve a su posición original.
Figura 8: El huevo de plástico
dándose la vuelta en el agua

Imagen cortesía de Jozef
Ondera

Sobre lo que ocurre

En el aire, el huevo está en una posición de equilibrio estable con el objeto no absorbente en la mitad inferior del huevo: el centro de masa está debajo del eje de rotación, que pasa a través del pivote. Por tanto, cuando el huevo se saca de su posición de equilibrio, el momento de la fuerza gravitacional con respecto al eje de rotación provoca que el huevo vuelva a su posición original.

Cuando el huevo está sumergido, el agua entra en el huevo (como se puede observar por las burbujas de aire que salen), pero el objeto no absorbente asegura que sólo la mitad superior del huevo se puede llenar con agua. Cuando la mitad superior se vuelve más pesada que la mitad inferior, la posición del centro de masas cambia y el huevo rota, así que el centro de masas está una vez más por debajo del eje de rotación.

Huevo-Kinder artista de circo

¿Pueden tus estudiantes descubrir qué hace que el huevo de plástico dé volteretas?

Materiales

  • Por cada grupo de estudiantes, un recipiente de plástico de un huevo Kinder
  • Una selección de objetos de diferentes formas (bolas incluidas), tamaños y pesos suficientemente pequeñas para entrar / introducirse en el huevo de plástico
  • Un plano inclinado

Procedimiento

  1. Coloca el huevo de plástico pre-preparado sobre el plano inclinado y observa el asombro de tus estudiantes: en vez de rodar simplemente por la pendiente, ¡el huevo rota (extremo sobre extremo) haciendo volteretas como un artista de circo!
  2. Da a cada grupo de estudiantes un huevo de plástico y una selección de objetos, y pídeles que reproduzcan el comportamiento del huevo que has demostrado.
    • Alternativamente, puedes darle el huevo pre-fabricado como una ‘caja negra’ y pídeles que explique su comportamiento sin abrirlo.
Figura 9: El huevo-Kinder
artista de circo: dando
volteretas

Imagen cortesía de Jozef
Ondera

Agitando y girando la ‘caja negra’, los estudiantes notarán que hay un objeto redondo dentro del huevo. Colocando distintas bolas dentro de un huevo vacío, encontrarán una bola del tamaño adecuado y peso suficiente para hacer que el huevo dé volteretas. Ahí deberían ser capaces de explicar dicho comportamiento.

Sobre lo que ocurre

Cuando el huevo se coloca en el plano inclinado, la bola de dentro, como resultado de la gravedad, rodará hacia la punta redondeada del huevo. Esto provoca que la parte superior del huevo se levante y que el huevo entero (el artista de circo) vuelque. La bola de dentro del recipiente rodará de nuevo, provocando que el huevo dé más vueltas.

¿Tus ideas?

Esperamos que nuestras sugerencias te hayan dado algunas ideas para tus propios experimentos. ¿Por qué no dejar un comentario en la versión on-line de este artículo, diciéndonos como utilizaste nuestras ideas y qué otros experimentos has probado? ¿Funcionaron? ¿Qué podría haberse mejorado?

Reconocimiento

Este artículo ha sido adaptado de un artículo original publicado en Physics Education (Onderová & Featonby, 2015).

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References

  • Onderová L’, Featonby D (2015) Kinder eggs and physics? Physics Education 50(1): 8-14

Resources

  • Otros juguetes y artilugios sencillos para uso en clases de física están descritos en:
    • Aref H, Weaire D, Hutzler S (2007) Toying with physics. Europhysics News 38(3): 23-26
    • Fort J, Llebot JE, Saurina J et al (1998) A counterintuitive toy: the bird that never falls down. Physics Education 33: 98-101
    • Featonby D (2005) Toys and physics. Physics Education 40(6): 537-543
    • Güémez J, Fiolhais C, Fiolhais M (2009) Toys in physics lectures and demonstrations – a brief review. Physics Education 44(1): 53-64
    • Onderová L (2009) Physics: a black box? Science in School 12: 40-43.
    • Tifi A, Natale N, Lombardi A (2006) Scientists at play: teaching science process skills. Science in School 1: 37-40.
    • Tifi A, Natale N, Lombardi A (2006) Scientists at play: contraptions for developing science process skills. Science in School 2: 20-23.

Author(s)

Ľudmila Onderová trabaja como profesor asistente en el Instituto de Física, Facultad de Ciencias, de la Universidad PJ Šafárik en Košice, Eslovaquia. Trabaja en educación en física, en tareas de formación de profesorado previa al servicio y en servicio. Sus líneas de interés primordiales son las prácticas y actividades dedicadas a desarrollar la creatividad y habilidades de proceso en estudiantes. 

David Featonby “se jubiló” de la enseñanza de física en la escuela después de 35 años en las aulas, y hasta 2011 fue coordinador de la red de profesores para el Instituto de Física del Reino Unido. Ha representado al Reino Unido en Ciencia en el Escenario (Science on Stage) y ahora trabaja de voluntario con el Comité de Ciencia en el Escenario Internacional (Europa) como representante y miembro de su Panel Ejecutivo Europeo. David es el autor de varios artículos prácticos en Science in School y Physics Education y ha dirigido talleres en muchas conferencias a lo largo del Reino Unido y Europa. Está particularmente interesado en mostrar la física en las cosas cotidianas al público, sea cual sea su edad.


Review

¡Qué interesante e innovadora forma de investigar alguno de los conceptos más fundamentales de la física! Las actividades pueden utilizarse para llevar a cabo investigaciones sobre, por ejemplo, el centro de gravedad, la fuerza resultante y la presión en líquidos.

Todos los materiales que se necesitan están disponibles y las instrucciones son fáciles de seguir, haciendo las actividades adecuadas para que los estudiantes trabajen en grupos. ¿Por qué no pedir a los estudiantes qué predigan qué ocurrirá, investiguen, observen qué pasa y luego reflejar sus hallazgos? Esto puede ser una forma divertida y alegre para eliminar ideas equivocadas y aprender qué hay detrás de algunos comportamientos que se dan por sentados.

Estoy segura de que los estudiantes disfrutarán coleccionando los recipientes de plástico de los Kinder Sorpresa para sus clases de física – ¡una excusa estupenda para comer chocolate!


Catherine Cutajar, Malta




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