¿¡Una rana de origami como material de física!? El secreto oculto de la conversión de energía detrás del ‘¡salto!’
Soy Ken Kuwako, tu entrenador de ciencia. ¡Cada día es un experimento!
Un trozo de papel salta con un “¡Plof!” como si le hubieran dado vida. Es la famosa “rana de origami” (o papiroflexia), esa que quizás todos hicimos alguna vez cuando éramos niños. Hace poco, volví a hacerla con mis hijos después de mucho tiempo.
La forma de hacerla es sorprendentemente sencilla, ¡pero no te confíes! En este sitio se explica en detalle. Presta especial atención a la última parte, el “trasero”. El punto clave que determina la potencia del salto de la rana es cómo doblas firmemente esta zona para crear un “resorte” o “muelle”.
A los niños les cuesta aplicar la fuerza necesaria con sus deditos y se frustran: “¡No salta bien!”. Un adulto ayuda un poco, aplicando presión a los pliegues para aprovechar al máximo la elasticidad del papel. Tal vez para cuando lleguen a cuarto de primaria (últimos años de escuela), puedan crear su propia y magnífica “Rana Atleta” sin ayuda.
¡Y ahora, el momento de la verdad!
Sostén el trasero de la rana con el dedo y suelta suavemente.
¡Plof! Inevitablemente, se escucha un “¡Oooh!” de asombro. Este simple movimiento se convierte en el mejor juguete para los niños. Y este es el momento en el que la curiosidad del profesor de ciencias se despierta. En este “¡Plof!” se esconde un concepto fundamental de la física.
¿De dónde viene la fuerza de salto de la rana? El secreto de la magia: La “Energía Potencial Elástica”
El mecanismo de salto de la rana es el “resorte” que se encuentra en su parte trasera. Cuando presionamos firmemente el trasero de la rana con el dedo, estamos realizando “trabajo” sobre el papel (el resorte). El papel intenta resistir y “¡quiere volver a su forma original!” ¿Verdad? Esta energía que acumula un objeto deformado al intentar recuperar su forma original es lo que en el mundo de la física llamamos “Energía Potencial Elástica”. Es la misma energía que se almacena al tensar la cuerda de un arco o al comprimir un muelle.
Y luego, al deslizar el dedo y soltar… ¡es el momento de la liberación!
La “Energía Potencial Elástica” acumulada se transforma en la fuerza que impulsa a la rana hacia adelante y hacia arriba. Es decir, ¡se convierte instantáneamente en “Energía Cinética”, la energía del movimiento!
La energía se transforma sin parar: Sigamos el salto de la rana
Desde que la rana salta hasta que aterriza, la energía va cambiando de forma. Es como un relevo de postas. Acompañemos a la energía en este viaje:
Antes del inicio (presionando con el dedo): La rana, presionada por el dedo, ha acumulado su máximo de “Energía Potencial Elástica”. (También tiene un poco de energía potencial gravitatoria, pero aquí la elástica es la protagonista).
El momento del salto (soltando el dedo): La “Energía Potencial Elástica” se libera de golpe y se transforma en “Energía Cinética” que mueve a la rana. ¡La rana sale disparada a su máxima velocidad!
Durante el ascenso (hacia el aire): La rana sube y sube, pero su velocidad disminuye gradualmente. Esto se debe a que está luchando contra la gravedad de la Tierra. En este momento, la “Energía Cinética” se transforma en “Energía Potencial Gravitatoria”, que es la energía que poseen los objetos situados a gran altura.
Punto más alto: La cima del salto. El momento en que la rana se detiene (aparentemente) por un instante. Aquí, la velocidad (“Energía Cinética”) se minimiza y casi toda la energía acumulada se ha convertido en “Energía Potencial Gravitatoria”.
Durante la caída: Ahora, la “Energía Potencial Gravitatoria” se transforma de nuevo en “Energía Cinética” a medida que la rana cae, siguiendo la ley de la gravedad. Su velocidad aumenta gradualmente.
El aterrizaje (la meta): Aterriza con un sonido de “¡Pecch!”. La energía cinética que poseía se transforma finalmente en “energía sonora” y “energía térmica” debido a la fricción con el suelo y con la propia rana, dando fin a este viaje energético.
Como vemos, la energía cambia de forma continuamente: “Energía Elástica” → “Energía Cinética” → “Energía Potencial” → “Energía Cinética” → “Energía Sonora/Térmica”. Pero su cantidad total (si ignoramos la resistencia del aire) no cambia. Este es el principio de la “Ley de Conservación de la Energía”.
Una magnífica historia de energía contada por un simple trozo de papel de origami. La próxima vez que lances una rana, ¡intenta sentir esta “transformación de energía”! ¡Tu juego de siempre te parecerá mucho más fascinante!
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