Protección de un Huevo Mediante el Uso de un Paracaídas
Protección de un Huevo Mediante el Uso de un Paracaídas
Planteamiento del Problema
Tenemos un huevo crudo y frágil en las manos y nos enfrentamos al desafío de dejarlo caer desde la altura de un edificio de tres pisos (aproximadamente 9 a 12 metros) sin que se rompa al impactar con el suelo. Aunque puede parecer un experimento sencillo, este desafío plantea cuestiones interesantes y prácticas relacionadas con la física y el diseño de dispositivos de protección.
Cuando un huevo cae desde esa altura, la gravedad lo acelera rápidamente, haciendo que acumule una gran velocidad y al impactar contra el suelo, la energía cinética acumulada durante la caída se convierte en una fuerza que la cáscara del huevo no puede soportar, lo que provoca su ruptura se necesita diseñar un dispositivo que al ser lanzado el huevo desde la altura planteada no sufra ningún daño al caer.
Por lo tanto, nos preguntamos: ¿cuál sería el mejor diseño para el dispositivo que logre reducir la velocidad de caída de manera eficiente? ¿Qué materiales y formas son más adecuados para proteger un huevo en su contenedor? Y, finalmente, ¿cómo combinar un paracaídas y un sistema de amortiguación para que el huevo sobreviva a la caída?
Este proyecto busca responder a estas preguntas mediante la experimentación, la aplicación de principios físicos y el uso de materiales de bajo costo, encontrando la combinación ideal que garantice la protección del huevo y que al mismo tiempo sea práctica y fácil de replicar
Justificación
Este experimento no solo es un reto divertido, sino que tiene un propósito educativo y científico. A nivel académico, permite aplicar principios fundamentales de la física como la resistencia del aire, la gravedad, la energía cinética y la desaceleración. Además, fomenta habilidades como la creatividad, el diseño y la resolución de problemas en un contexto práctico.
A nivel de aplicaciones reales, la investigación en sistemas de desaceleración y absorción de impactos tiene un gran valor en el desarrollo de tecnologías, desde la ingeniería aeroespacial (aterrizaje de sondas y cápsulas) hasta el diseño de sistemas de seguridad en vehículos (como los airbags). Este proyecto puede servir como una introducción al diseño de dispositivos que protegen objetos y seres vivos de impactos severos
Objetivos
Objetivo General
Desarrollar y evaluar un sistema que minimice la velocidad de caída de un huevo
al ser lanzado desde una altura de tres pisos realizando experimentos
controlados, este con el propósito de reducir la fuerza de impacto que podría
romper el huevo. Esto se realizará porque es necesario encontrar un diseño
efectivo que al combinar un paracaídas y
un sistema de amortiguación, logremos proteger objetos frágiles durante caídas
significativas. Así, se busca aplicar y entender principios de física en un
entorno práctico y didáctico.
Objetivos Específicos
1.Investigar diferentes materiales para la construcción de paracaídas y sistemas de amortiguación.
2.Determinar cómo la forma y el tamaño del paracaídas afectan la resistencia al aire y la velocidad de descenso.
3.Diseñar y construir un contenedor que absorba la energía del impacto y proteja el huevo.
4.Realizar pruebas experimentales para medir la eficacia de los prototipos diseñados.
5.Analizar los resultados y optimizar el diseño para obtener la mejor protección posible.
Marco Teórico
Física de la caída libre
Cuando un objeto cae desde cierta altura, la gravedad lo acelera Sin embargo,
al añadir un paracaídas, se introduce la resistencia del aire, que actúa en
sentido opuesto a la gravedad, reduciendo la aceleración y, por lo tanto, la
velocidad de caída.
Resistencia del aire y paracaídas
La resistencia del aire depende del área del paracaídas y su forma,el diseño
debe ser ligero y efectivo para no añadir peso innecesario que contrarreste su
función.
Amortiguación del impacto
Además del paracaídas, es crucial un sistema de protección que absorba la
energía del impacto. Para esto, se utilizan materiales acolchonados como
esponjas, telas,algodón o espuma, que permiten que el huevo desacelere
gradualmente en lugar de sufrir un golpe brusco.
Metodología
Tipo de Investigación
Experimental y exploratoria, centrada en la creación y prueba de prototipos
utilizando el método científico.
Materiales Necesarios
Huevos crudos
Material para paracaídas ( bolsas plásticas, tela ligera)
Cuerdas resistentes
Contenedores de impacto (telas , medias)
Cinta adhesiva y tijeras
Cronómetro
Cámara para registrar las pruebas
Pasos a Seguir:
1.Investigación preliminar:
Revisar videos y recursos en línea que documentan experimentos similares para
obtener ideas de diseño y materiales.
2.Construcción del prototipo de paracaídas:
Diseñar y probar paracaídas de diferentes formas y tamaños para determinar cuál
desacelera mejor la caída.
3.Diseño del contenedor protector:
Crear un soporte acolchonado que mantenga el huevo seguro. Probar con
diferentes materiales como esponjas y telas.
4.Pruebas experimentales:
Lanzar el huevo desde la altura de tres pisos y medir el tiempo de caída.
Registrar si el huevo sobrevive al impacto y hacer ajustes según los
resultados.
5.Optimización y análisis de datos:
Evaluar los prototipos y ajustar el diseño para mejorar la eficiencia.
Cronograma
Se realizo un cronograma diseñado para ejecutarse en 3 semana donde se realiza la construcción , análisis y pruebas de prototipos diferentes y al final seleccionar el diseño mas efectivo basado en los resultados obtenidos .
Descripción de los Resultados por Prueba:
Prototipo 1
Materiales: Cartón, tela liviana, esponjas.
Resultado: El huevo se rompió debido a la falta de amortiguación efectiva y la baja resistencia del paracaídas.
Conclusión: Es necesario un material más ligero para el paracaídas y una mejor absorción del impacto.
Prototipo 2
Materiales: Plástico reciclado, burbujas de aire.
Resultado: El huevo se agrietó, mostrando una mejora en la desaceleración, pero el impacto seguía siendo demasiado fuerte.
Conclusión: El paracaídas redujo la velocidad, pero se debe optimizar la amortiguación.
Prototipo 3
Materiales: Papel periódico y globos pequeños.
Resultado: El huevo llegó intacto, aunque el paracaídas presentaba inestabilidad, haciendo que la caída no fuera controlada.
Conclusión: Buen resultado en la protección, pero la inestabilidad lo hace poco fiable.
Prototipo Final Seleccionado:
Tras analizar los resultados de las tres pruebas, se seleccionó un diseño final que combinó los aspectos más efectivos:
Materiales utilizados: Media de algodón para amortiguar el impacto y bolsas de basura para un paracaídas ligero y eficiente.
Resultado final: El huevo llegó al suelo intacto, con una trayectoria estable y una desaceleración adecuada.
Conclusión final: Esta combinación de materiales fue la más efectiva, logrando una caída controlada y una excelente absorción del impacto, cumpliendo exitosamente con los objetivos del proyecto.
Videos de pruebas :
https://youtube.com/shorts/O2_XGM7dn_c?feature=share
https://youtube.com/shorts/ar0H58ItwWs?feature=share
Bibliografía
"Cómo construir un paracaídas para un huevo, https://www.youtube.com/watch?v=XnI7yjAX-bo (Video YouTube).
" Proyecto "Salvar al Huevo", https://www.youtube.com/watch?v=Ohxbv6eWDjw (Video youtube).
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