Experimento de barco de papel de aluminio

Publicado el 8 septiembre, 2020 por Rodrigo Ricardo

Introducción

Pregunta de investigación: ¿Cuál es la relación entre el volumen y la cantidad de peso que puede soportar un bote?
Años: Secundaria y superior
Hora: 1 hora
Preocupaciones de seguridad: Ninguna
Variable independiente:
Volumen de la embarcación

Variable dependiente:
Cantidad de centavos retenidos

Variables controladas: tipo de material utilizado para el barco
Cuerpo de agua para probar el barco en

¿Alguna vez has arrojado una piedra a un arroyo? Se hunde inmediatamente. Entonces, ¿cómo se mantienen a flote los grandes barcos de transporte hechos de acero sólido si ni siquiera una pequeña piedra puede? Para que los objetos floten, la fuerza de flotación hacia arriba debe ser mayor que el peso del objeto que lo empuja hacia el fondo. La fuerza de flotación proviene de la cantidad de agua desplazada por el objeto.


La fuerza de flotación es tan fuerte que incluso puede mantener a flote grandes buques portacontenedores.
barco mercante

Por ejemplo, si tuvieras un bote de 1,000 libras, necesitaría desplazar más de 1,000 libras de agua cuando está en el océano para poder flotar. Si se desplazara menos que esto, el peso del bote sería mayor que la fuerza de flotación y el bote se hundiría. Para comprender cómo se relaciona el volumen de espacio en el barco con su capacidad para flotar, vamos a diseñar algunos barcos de papel de aluminio.

Construirás tres barcos, cada uno con un volumen diferente. Dado que solo queremos ver el volumen en este experimento, deberá mantener el mismo tipo de forma. Los cuadrados o rectángulos son una opción fácil para calcular el volumen. Después de que construyamos nuestros botes, será el momento de poner a prueba nuestras habilidades y ver cuántos centavos puede contener cada uno.

Antes de comenzar, cree una hipótesis. ¿Qué volumen crees que puede contener más monedas de un centavo y por qué?

Materiales

  • Un rollo de papel de aluminio
  • Una tina de agua, lo suficientemente grande para hacer flotar su bote
  • 100 centavos
  • gobernante
  • Calculadora
  • Una tabla de datos como esta:
Volumen Peniques retenidos

Pasos

1. Construya su barco con una hoja de papel de aluminio.

2. Calcula el volumen de cada bote midiendo el largo, ancho y alto en centímetros. Luego, multiplique estos números para obtener el volumen en centímetros cúbicos. Registre esto en su tabla de datos.

3. Llene su tina con agua y coloque su bote en la tina. ¡Ojalá todavía esté flotando!


Barco de papel de aluminio
barco de papel

4. Ahora, comience a agregar centavos de uno en uno a su bote hasta que comience a hundirse. Registre la cantidad de centavos que tenía justo antes de hundirse en su tabla de datos.

5. Repita esto con sus otros dos barcos, registrando los datos cada vez.

6. Ahora es el momento de analizar los datos. Crea un gráfico de barras usando tu variable independiente y dependiente. Usando la variable independiente, volumen en centímetros cúbicos, rotule su eje xy escriba los tres volúmenes que utilizó. Luego, rotule el eje y con la variable dependiente, la cantidad de centavos que tiene. Agregue una escala que le permitirá graficar todos sus valores. A continuación, complete sus barras y observe sus datos.

Solución de problemas

Asegúrate de usar solo una pieza de papel de aluminio para cada bote. Si hay grietas o costuras en su bote, el agua podría filtrarse y hacer que su bote se vuelque. La colocación de las monedas de un centavo también afectará la cantidad que puede contener su bote. Apilar monedas de un centavo en el centro causa más estrés en el bote.

Preguntas de discusión

¿Tu hipótesis fue apoyada o no? ¿Como supiste?

¿Cuál fue la relación entre el volumen del bote y la cantidad de centavos que se guardaban?

¿Cuáles son otros parámetros que podrían ayudar a que su barco contenga más centavos? ¿Por qué piensas eso?

Cómo funciona

Flotar tiene que ver con la densidad . La densidad es la masa dividida por el volumen del objeto. Si un objeto tiene menos masa en más espacio en comparación con el agua, tiene menos densidad y flotará. Según la ecuación, la densidad y el volumen tienen una relación indirecta. Entonces, como probablemente vio en su experimento, el aumento de volumen hizo que el bote flotara y pudiera contener más centavos antes de hundirse.

En el mundo real, sin embargo, es posible que se muestre escéptico ante esta idea, ya que el acero del que están hechos los barcos es mucho más denso que el agua. El acero tiene una densidad de 8.05 gramos por centímetro cúbico y el agua solo tiene una densidad de 1 gramo por centímetro cúbico. Sin embargo, el casco de acero de un barco está lleno de aire, que tiene una densidad de solo 0,001225 gramos por centímetro cúbico, mucho menos que el agua. Cuando promedia la densidad de estos dos materiales, la densidad del bote termina siendo menor que el agua y, por lo tanto, flota.

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