Diseña y fabrica un vaso de papel

El otro día un amigo de mis hijos nos enseñó como hacer un vaso de papel de origami que puede contener agua durante un rato y se puede usar para beber. La idea nos llamó tanto la atención que nos planteamos un reto: diseñar un vaso de papel que consiga superar las prestaciones del original.

Materiales:

• Varias hojas de papel tamaño folio.
• Agua.
• Bandeja para contener posibles derrames de agua.

Procedimiento:

• Diseña al menos un vaso doblando papel. Para este reto no está permitido el uso de pegamento, grapas o cinta adhesiva.

• Prueba tus diseños añadiendo agua. Cuenta los segundos que pasan hasta que el vaso deja de cumplir su función. Seguramente no aguantará mucho tiempo intacto, pero lo que se persigue es que no se produzca una rotura repentina de la base, sino que resista lo máximo posible después de que empiece a gotear.

• Saca conclusiones: ¿qué es lo primero que falla? ¿Hay alguna zona que podría reforzarse? ¿Sería mejor hacer más o menos dobleces? ¿La forma cónica funciona mejor?

• Utiliza lo que has aprendido experimentando con los prototipos para mejorar el producto. El diseño tecnológico funciona de forma análoga al método científico.

Según nuestra experiencia el diseño más resistente es el que tiene la base más ancha, con doble capa de papel en la zona donde se ubica el agua y con el menor número de pliegues posible. De todos modos, hagamos lo que hagamos, hay una cosa cierta: el papel no tolera la acción del agua.

¿Por qué el papel se debilita tanto con el agua?

Esta pregunta, expresada de otra manera, es la que se le ocurrió hacer a mi hija. Como no sabía la repuesta hice una búsqueda en los foros de expertos en física. Encontré dos explicaciones que parecían razonables:

El papel está compuesto de cadenas entrelazadas de celulosa (molécula que forma las paredes vegetales) unidas por puentes de hidrógeno.´Los puentes de hidrógeno son uniones de tipo electrostático. ( Estamos familiarizados con ellos porque se forman entre las moléculas de agua.)

La primera explicación se basa en que el agua interfiere en los puentes de hidrógeno que mantienen unidas las fibras de celulosa del papel. Sin suficientes puentes de hidrógeno las fibras se separan y el papel se rompe fácilmente.

La segunda explicación tiene que ver con el diminuto tamaño de la molécula de agua. Al parecer, el agua es tan pequeña que se introduce en los huecos existentes entre las fibras de celulosa haciendo de lubricante. La disminución de rozamiento introducida por el lubricante hace que las hebras se separen y el papel se debilite.

Probablemente ambos razonamientos sean válidos y la acción del agua sobre el papel se deba a una combinación de ambos fenómenos.

Sea como sea, estas dos interpretaciones nos llevaron a hacer un nuevo experimento: bañamos una tira de papel en agua y otra en aceite de cocina. Usamos aceite porque tiene una molécula de tamaño muy superior a la del agua y además no forma enlaces por puente de hidrógeno (el agua es polar y el aceite es no polar).

Al cabo de unas horas, rasgamos las dos tiras de papel. La que estuvo sumergida en agua se rasgaba muy fácilmente, su estructura estaba muy deteriorada. Sin embargo, la tira que había estado en aceite no parecía haber sufrido ningún daño, aparte de estar muy pringosa.

Los resultados del experimento se ajustan a las dos explicaciones anteriores porque el aceite ni interfiere en los puentes de hidrógeno, ni tiene un tamaño pequeño. Así que de momento, estamos a la espera de nuevas investigaciones.

Los padres tienen la responsabilidad de elegir las actividades que según su criterio son seguras para sus hijos. Todas las actividades propuestas en Educaconbigbang deben estar siempre supervisadas por un adulto.