Un lanzador de “Angry Birds” para alumnos de física

Por Francisco R. Villatoro, el 13 marzo, 2014. Categoría(s): Ciencia • Docencia • Física • Mecánica • Physics • Science ✎ 2

Dibujo20140413 angry bird - launch platform - eur j phys

En la Universidad Estatal de Utah han querido aprovechar la popularidad del videojuego “Angry Birds” para enseñar física a sus alumnos. Para ello han construido una catapulta de madera que permite lanzar globos de agua como si fueran “Angry Birds”. Los alumnos se divierten haciendo experimentos y al mismo tiempo aprenden física. Su misión es desarrollar un modelo matemático del lanzador y de la trayectoria del globo de agua, incluyendo el efecto de la resistencia aerodinámica, que se ajuste a los resultados experimentales. Una bonita iniciativa fácil de copiar por cualquier profesor de física que tenga tiempo y sea un manitas del bricolaje. El artículo técnico que describe el diseño y el modelo teórico es Boyd F. Edwards et al., “Angry Birds realized: water balloon launcher for teaching projectile motion with drag,” Eur. J. Phys. 35: 035009, 10 Mar 2014.

Dibujo20140413 schematic launch platform - eur j phys

En el juego de “Angry Birds” se utiliza un tirachinas. Pero controlar con precisión el ángulo de lanzamiento con un tirachinas es muy difícil. Por ello, los autores de este trabajo han optado por un sistema que permite controlar y medir el ángulo de lanzamiento con precisión. Además, lanzan globos rellenos de agua en lugar de pelotas de goma para que al caer en el suelo estallen y marquen en cualquier tipo de pavimento el punto de caída.

Omitiendo la parte de modelado teórico, la experiencia se puede presentar a alumnos de enseñanza secundaria obligatoria. En un campamento de verano los autores lo probaron con alumnos de 13 y 14 años (que utilizaron gafas de plástico para evitar accidentes por la rotura de las gomas o la caída de algún globo). La sesión duró 80 minutos: 20 minutos en el aula, 40 minutos de experiencia al aire libre y otros 20 minutos en el aula. Los alumnos se dividieron en grupos de cinco bajo la supervisión de un adulto (profesor).

Dibujo20140413 measured nonlinear elastic force in newtons versus extension in meters for single elastic band - eur j phys

Para modelar el lanzador se utiliza la teoría de la elasticidad. Lo más fácil es medir en laboratorio la energía elástica almacenada en las bandas elásticas utilizadas por unidad de elongación y luego hacer una composición de fuerzas. Pero para cursos más avanzados se puede utilizar un modelado más detallado. A partir de la energía proporcionada por las bandas elásticas al globo relleno de agua se puede determinar su energía cinética y potencial en el momento de abandonar el lanzador, es decir, su velocidad de salida. También se puede medir de forma experimental.

Dibujo20140413 measurements horizontal range versus launch angle for initial velocity - eur j phys

Para las distancias alcanzadas (entre 20 y 60 metros), la medida de los tiempos de vuelo se puede realizar con buena precisión utilizando un cronómetro. Los resultados se comparan bastante bien con las predicciones teóricas. Y los alumnos disfrutan tanto o más que con el videojuego.

Sin lugar a dudas, una experiencia ideal para que los profesores de física que sean unos MacGyver acaben siendo recordados por todos sus alumnos.



2 Comentarios

  1. Aun suponiendo la uniformidad de tensión en la goma en todas las longitudes de su elongación, y de las condiciones ambientales (ausencia de viento, presión atmosférica y humedad), la utilización de un globo introduce un factor muy complicado de medir, como es el de su deformación variable a lo largo de la trayectoria. Deformación que hará variar su resistencia aerodinámica y, con ello, la trayectoria misma. No es, pienso, un ejercicio nada trivial si han de tenerse en cuenta todos estos factores para modelizar su comportamiento.

    1. Sí, se me ocurre que una pelota de tenis mojada es un mejor proyectil. Es más rígido y aerodinámico que un globo de agua, es casi igual de inofensivo (por lo pronto los alumnos ya llevan gafas protectoras), y deja una marca igualmente limpia (una mancha de agua) pero más puntual. Las mediciones serían más precisas.

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Por Francisco R. Villatoro, publicado el 13 marzo, 2014
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