experimentos con imanes

Descripción general del proyecto y las actividades
Nº Proyecto. 90
Título del Proyecto. LA CIENCIA ES DIVERTIDA CON IMANES
Centro educativo solicitante. CEIP FEDERICO GARCÍA LORCA
Coordinador/a. ELISA PÉREZ ROMERO
Temática a la que se acoge. Temática libre
Objetivos y justificación:
JUSTIFICACIÓN
“En el fondo, los científicos somos gente con suerte: podemos jugar a lo
que queramos durante toda la vida” (Lee Smolin).
Nuestras alumnas y alumnos necesitan investigar el mundo que les rodea
para poder comprenderlo y para ello elaboran sus propias teorías. Desde la
escuela debemos plantearles situaciones en las que pueda poner a prueba dichas
teorías, ayudarles a verificarlas, modificarlas, ampliarlas e incluso rechazarlas,
haciéndoles sentir que se cometen errores, no se fracasa. En definitiva, situaciones
que les permitan desarrollar su pensamiento lógico.
No queremos enseñar física, química, matemáticas… no queremos
transmitir “información”, lo que queremos es hacer ciencia con ellos para que la
acción sea exploración y comprensión de la realidad, insistiendo en la idea de que
el lenguaje de la física no es algo misterioso, si no que por el contrario, puede ser
simple y entretenido. Se trata de que, participando en su juego, les ayudemos a
pasar de la acción a la simbolización.
Concretamente este curso hemos pensado que podría ser interesante,
además de divertido estudiar los efectos de los imanes sobre las cosas,
analizando cuáles son sus propiedades, qué tipo de materiales atraen y por qué,
1
qué significa esos de los polos positivos y negativos, cómo se puede comparar la
potencia entre unos y otros imanes, de qué manera se pueden construir juegos
divertidos utilizando imanes, etc. Estamos convencidos/as de que encontrarán en
esta actividad una fuente inagotable para su imaginación y curiosidad.
La introducción a la temática será a partir del Proyecto “El Espacio” con el
que descubriremos que nuestro planeta, la Tierra es un gran imán al que siempre
estamos pegados.
Justificamos, pues, un año más la realización de las “Pandillas científicas”
destacando la importancia que tienen para nuestros alumnos y alumnas ya que
forman parte de su vida cotidiana.
OBJETIVOS
- Desmitificar las ciencias acercando a los niños y niñas al mundo científico.
- Familiarizarse con el trabajo científico (observar, plantear ideas,
experimentar, sacar conclusiones...)
- Despertar el interés por la experimentación para adquirir nuevos
conocimientos de una manera más autónoma.
- Utilizar con propiedad términos y expresiones propios de la temática que
vamos a trabajar.
- Conocer e identificar por medio de la experimentación los imanes.
- Manipular y observar la actuación de los imanes con distintos tipos de
materia.
CONTENIDOS
-
Ley de la gravedad (Experimento 1).
Propiedades del imán: atracción hacia materiales magnéticos,
distintos tipos de metales (experimentos del 2 al 6).
Potencia de los imanes: la fuerza magnética (experimento 7)
Atracción o repulsión entre dos imanes. Polos positivos y
negativos (experimentos del 8 al 11)
El campo magnético (experimento 12 al 14)
La tierra, un imán gigantesco (experimento 15)
RELACIÓN DE ACTIVIDADES
1. LA TIERRA, UN GIGANTESCO IMÁN. TODO CAE
2
La ley de gravedad:
La fuerza de gravedad es una fuerza muy importante en la vida cotidiana,
estamos pegados al suelo gracias a ella. La gravedad es máxima en la superficie y
disminuye al alejarse del planeta porque aumenta la distancia entre las masas
implicadas. Sin embargo, también disminuye al adentrarse en el interior de la
Tierra, en el centro de la Tierra la gravedad es nula, como en el espacio exterior.
Presentaremos la temática a partir de la canción de Jorge Drexler “Todo Cae”:
Todo cae tarde o temprano
a pesar de que por un lapso de tiempo
el suelo parezca infinitamente lejano
todo cae, todo caerá hacia su centro
todo cuerpo por más ingenioso
viaja al encuentro de su reposo
todo cae quién lo diría
cuando en un breve lapso de levedad
tu amor vence a la gravedad
y a la entropía
Todo cae, todo caerá y sin embargo flota
mientras tanto esta nota en algún pentagrama leve
y al compás de ese breve sonido un planeta gira
y una planta respira y el aire caliente sube
y el vapor de una nube destila una gota
que oscila un instante glaciar
y hacia el suelo cae tarde o temprano
Material necesario
1 libro y 1 folio
2 botellas de plástico iguales
2 pelotas idénticas
Arena, garbanzos u otro material que aumente el peso de la botella
Plumas, bloques de madera, lápices,… para experimentar con más objetos
a ver cuál cae primero
Procedimiento:
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1. sujeta el libro y el folio a la misma altura y déjalos caer al mismo tiempo
2. observa cuál cae primero.
3. haz un segundo intento
colocando el folio en vertical.
4. ahora un tercero colocando el
papel sobre el libro.
Podrás observar
que el libro cae
más rápido que el
folio, si colocas este último en horizontal. ¿Y si lo colocas
en vertical, qué sucede? ¿Y cuando el folio está encima del
libro? Anótalo todo.
En el primer caso el peso del libro vence a la resistencia del
aire mientras el folio es sostenido por ésta. En el segundo
caso, al estar de lado la superficie para la resistencia del
aire es menor para que lo pueda sostener. En el tercer
caso, el libro le abre camino al folio y caen juntos.
5. llena una de las botellas con arena y la otra déjala vacía.
6. súbete a la mesa y deja caer las dos botellas al mismo tiempo (con las
bocas hacia abajo).
Las dos botellas caerán al mismo tiempo aunque tengan distinto peso.
7. Sujeta las dos pelotas o dos canicas con una mano entre el dedo índice y
el pulgar, con la otra mano dale un fuerte golpe hacia adelante a uno de
ellos de forma que salga disparado hacia el frente.
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Explicación científica:
Hasta el siglo XVI se creía que los objetos más pesados caían más rápido
que los ligeros tal como lo había dicho Aristóteles. Galileo Galilei, cuestionó esta
creencia y arrojó dos objetos de diferente peso desde la torre inclinada de Pisa y
mostró que caían al mismo tiempo.
Sólo hay dos fuerzas que controlan el tiempo de caída de los cuerpos: la
de la gravedad y la resistencia del aire. Si los objetos son iguales la resistencia del
aire es la misma por lo que sólo es la fuerza de la gravedad la que influye en el
tiempo que tardan en caer al suelo, aunque uno de ellos viaje un rato
horizontalmente.
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2. CONSTRUYE TU PROPIA BRÚJULA.
Material necesario
Una aguja
Un imán
Un recipiente
Un corcho entre 6 y 12 mm de grosor
Un poco de celo
Procedimiento:
Cogemos la aguja y la frotamos al menos 50 veces en una sola dirección
con uno de los polos del imán. Por otro lado, llenamos el recipiente con agua y
dejamos flotar el corcho en ella. Con mucho cuidado, centramos la aguja en el
corcho y la fijamos con un trozo de celo. Ya tenemos terminada nuestra brújula
casera.
Para probar su eficacia, podemos acercar el imán a la aguja y veremos cómo gira
al verse atraída por él.
Explicación científica:
Al frotar la aguja con uno de los polos del imán, ésta se magnetiza y comienza a
repeler los polos con distinto signo al suyo y atraer a los del mismo. Es por esto
que, mientras no haya ninguna interferencia, la aguja siempre apuntará al Norte de
la Tierra.
La Tierra es, en el fondo, como un gigantesco imán. Su norte magnético nos ha
permitido crear brújulas con las que orientarnos en el espacio desde hace miles de
años.
Como sabréis, una imán atrae a otro imán (o lo repele, dependiendo del polo), por
eso, la invención de la brújula se dio mediante la imantación de la punta de la
aguja de la brújula, de forma que entre el hierro del núcleo y el imán de la aguja se
consigue señalar el Norte magnético mencionado anteriormente. ¡Ojo! El Norte
Magnético es diferente dependiendo de donde nos encontremos y no siempre
coincide con el Norte geográfico (polo Norte o polo Sur), que es el que nos
interesa. Por ejemplo, en las zonas polares la brújula es inservible por la
convergencia de las líneas de fuerza del campo magnético terrestre.
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3 EL CLIP SUSPENDIDO
Soy un gran mago, mira como el clip se queda suspendido en el aire
¿Quieres aprender mi truco?
Materiales:
 cuerda
 1 imán
 1 clip
 cinta adhesiva
 1 frasco de vidrio con tapa metálica
Procedimiento:
Corta la cuerda del mismo tamaño que el alto del frasco
Ata el clip a un extremo de la cuerda.
Con cinta adhesiva, pega el otro extremo de la cuerda a la parte inferior
dentro del frasco.
Pega el imán al interior de la tapa.
Coloca la tapa en el frasco y voltéalo que para que el clip cuelgue de la
cadena.
Cuidadosamente, voltea el frasco a su lado correcto para que el clip
continúe siendo atraído por el imán.
Explicación científica:
Parece que el clip se ha suspendido en el aire. Esto se debe a que la
cuerda evita que el clip se adhiera al imán.
4 ¿CÓMO SACAR UN CLIP DE UN VASO DE AGUA SIN MOJARTE LOS
DEDOS?
Los imanes tienen una extraordinaria capacidad de atraer objetos de hierro aún
dentro del agua.
7
Materiales:
Un imán
Un vaso con agua
Un clip
Procedimiento:
- Coloca el clip dentro del vaso con agua.
- Acerca el imán al vaso y notarás que el clip empieza a moverse, sube el
imán y verás como el clip se pega a la pared del vaso y va subiendo a
medida que subes el imán.
- Ahora esta fuera del agua y puedes tomarlo ¡sin mojarte los dedos!
Explicación científica:
La fuerza magnética del imán pasa a través del agua, del plástico, del vidrio
y de muchos materiales más. Incluso a través del hierro o el acero, pero la fuerza
magnética pierde su poder cuando pasa a través de estos metales, ya que ellos
absorben parte de su fuerza.
5. ¿PUEDES CONVERTIR EN UN IMÁN ALGO QUE NO LO ERA?
Materiales:
Un imán
Un destornillador de tamaño mediano
Varios clips
Procedimiento:
- Pasa tu destornillador sobre los clips ¿Qué ocurre? Nada: el destornillador
no atrae los clips porque no es un imán.
- Ahora, con la ayuda de un adulto, pasa un lado de tu imán unas 10 veces a
lo largo de la parte metálica del destornillador, siempre en el mismo sentido.
Frótalo bien hasta el extremo del destornillador.
- Prueba una vez más a acercar el destornillador a los clips ¿Qué ocurre
ahora?
Explicación científica:
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La imantación es una propiedad que puede transmitirse. En el imán los
electrones se mueven en la misma dirección y al frotarlo con el destornillador hace
que los electrones del mismo actúen de la misma manera, atrayendo así a otros
objetos magnéticos durante un tiempo determinado.
6 ¿HACEMOS UN CIRCUITO DE COCHES?
Material necesario:
o
o
o
o
o
Cartón y pinturas
1 imán
1 palillo largo
cinta adhesiva
1 coche de juguete metálico
Procedimiento:
Antes de construir el juego probamos cómo movemos un imán con ayuda
de otro teniendo distintos obstáculos de por medio (un trozo de cartón, un
libro, una mesa, etc.)
Dibuja sobre un cartón (aprox. 30x50) un circuito.
Con cinta adhesiva, pega en un palillo
largo un imán.
Coloca un auto de metal sobre el circuito.
Cuidadosamente manipula el imán por
debajo del cartón para que no se vea. El
auto se deslizará por el circuito… ¡ten
mucho cuidado con las curvas! Pero
¿quién conduce ese coche????
Explicación científica:
La fuerza magnética del imán traspasa el cartón y hace que nuestro coche
se desplace. Parece que el auto se mueva solo.
7. ¡PIRATAS AL ABORDAJE!! (LOS IMANES SE ATRAEN ENTRE SÍ)
Materiales:
- Dos imanes.
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- Dos tapas de tarros de mermelada.
- 2 banderitas, plastilina
- Un recipiente de plástico con agua por la mitad.
Procedimiento:
Construye dos sencillos barcos, uno pirata colocando la bandera pirata en
una tapadera con un poco de plastilina y a otro le pones la bandera inglesa.
Toma dos imanes y coloca cada uno en el centro de cada tapadera.
Coloca suavemente los barcos sobre el agua del recipiente.
Obsérvalos ¿se acercan? Cuando están lejos uno del otro, ¿se siguen
atrayendo los imanes?
Explicación científica:
Los imanes atraen el hierro, pero también son capaces de atraerse entre sí.
8. ¿HACEMOS UNA COMPETICIÓN DE PESCA?
-
Materiales:
un imán.
Papel.
Hilo.
Objetos que contengan hierro.
2 palitos o 2 reglas de plástico o madera.
Fixo.
Un recipiente de plástico.
Procedimiento:
- Ata uno de los extremos del hilo al palito, y el otro al imán. Para que se
sujete mejor pon fixo.
- Envuelve los objetos con una sola capa de papel y fixo: serán los peces.
Colócalos en el recipiente.
- El ganador será el que saque más peces. Atención, pasa bien el anzuelo
por los objetos, algunos sólo tienen hierro por un lado.
Explicación científica:
La fuerza magnética del imán pasa a través muchos materiales, en este
caso, a través del papel.
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9. ¿SE ATRAEN O SE REPELEN?
Materiales:
- Dos imanes.
- Cinta adhesiva marrón.
- Lápiz y una hoja de papel
-
-
Procedimiento:
En la hoja de papel dibuja un círculo dividido por la mitad.
Pega cada trocito de cinta adhesiva en los extremos de los imanes que se
atraen.
Coloca un imán en el centro del círculo, sobre la línea. Coloca el segundo
imán fuera del círculo, manteniendo los dos polos marcados frente a frente,
y después acércalo muy lentamente desplazándolo sobre la línea. ¿Qué
ocurre?
Vuelve a empezar, pero esta vez coloca el imán fuera del círculo en el otro
sentido. ¿Qué ocurre cuando acercas muy lentamente este imán al otro?
¿Puedes hacer que el imán salga del círculo? ¿Y si mueves el imán de
lado?
Explicación científica:
Los imanes tienen dos polos llamados positivo y negativo. Los polos
positivos y negativos se atraen, mientras que dos polos positivos o dos polos
negativos se repelen.
9.
10. EL PÉNDULO LOCO
He construido un péndulo como el de un reloj de pared pero no lo puedo
controlar ¿Me ayudas a intentar que pare?
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Material necesario
8 imanes pequeños (sirven los imanes extraídos de los auriculares
estropeados)
Cápsula de plástico pequeña en la que guardar un imán.
Plastilina
Hilo
Soporte para el péndulo
Procedimiento:
En primer lugar vamos a construir el péndulo. Para ello vamos a utilizar una
pequeña cápsula de plástico en la que colocaremos el imán en la parte más baja.
Hay que tener cuidado de que uno de los polos del imán quede apuntando hacia
abajo. En la parte de arriba de la cápsula haremos un pequeño agujero para pasar
el hilo del que la vamos a colgar.
La forma de la cápsula no tiene importancia (en el dibujo y en las fotos hemos
puesto cápsulas diferentes).
Ahora tenemos que colgar el péndulo de un soporte. En la foto aparece un soporte
de laboratorio, pero nos sirve cualquier objeto casero al que pueda atarse el hilo.
Una parte importante es preparar la base con los imanes sobre la que va oscilar el
péndulo. En el dibujo hemos puesto un ejemplo con 6 imanes formando un
hexágono y uno más situado en el centro (justo debajo del punto del que cuelga el
péndulo). Un detalle muy importante es que los imanes tienen que estar orientados
al revés que el imán del péndulo, de forma que lo repelan. También es importante
que los imanes queden sujetos a la base. Basta con que la base sea de hierro y los
imanes quedarán unidos a ella. Si la base es de otro material, pueden unirse los
imanes con plastilina o pegamento.
Explicación científica:
Los imanes de la base repelen al imán del péndulo. Cuando soltamos el
péndulo se pone en movimiento y tiende a oscilar en un plano como cualquier
péndulo, pero cuando llega a la zona de acción de los imanes experimenta una
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fuerza de repulsión que le hace cambiar la dirección y el plano de oscilación. La
gravedad hace que el péndulo tienda a volver a la posición de equilibrio, pero en
su camino va a encontrar siempre una fuerza de repulsión que le hará cambiar su
trayectoria. Y así ... indefinidamente sin parar nunca. O parando cuando el azar le
lleve a encontrar un punto de equilibrio.
11. IMANES QUE LEVITAN
Material necesario
Imanes anulares. Se pueden obtener
de los auriculares que se utilizan para
los aparatos de música (walkman, radios, etc), una vez
que se han estropeado.
Una pajita para refrescos
Una bolita de plastilina
Procedimiento:
Sujeta la pajita con la bola de plastilina de forma que quede vertical. Ensarta
un imán través de la pajita. Añade más imanes procurando que se enfrenten
siempre polos opuestos. Observa cómo los imanes levitan unos sobre otros.
Explicación científica:
En esta experiencia vemos cómo los imanes pueden levitar unos sobre
otros debido a la repulsión que ejercen entre sí dos polos magnéticos del mismo
signo.
12. EL CAMPO MAGNÉTICO
¿Cómo podemos ver el campo magnético?
Material necesario:
 Limaduras de hierro
 Imanes
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 Un papel
 Un salero para rellenar con las limaduras de hierro y poder
espolvorearlas más fácilmente
Las limaduras de hierro pueden comprarse en tiendas de juguetes científicos.
También pueden obtenerse minúsculos hilos de hierro (cumplen el mismo papel
que las limaduras) cortando con unas tijeras un estropajo de lana de acero (o de
hierro) de los que se utilizan en la cocina para fregar las sartenes y cazuelas).
PRECAUCIÓN: algunas limaduras de hierro, sobre todo si son un poco grandes,
pueden producir cortes en la piel. Los hilos que cortamos del estropajo son tan
finos que se clavan muy fácilmente en los dedos; aunque no deben resultar
peligrosos, pueden ser muy molestos. En cualquier caso, es mejor ponerse unos
guantes de látex de los que venden en los supermercados
Procedimiento:
Vamos a cubrir un imán con una hoja de papel y vamos a espolvorear lentamente
las limaduras sobre el papel.
Observa como las limaduras se van orientando y dibujando las líneas de campo.
Para recuperar las limaduras separa con cuidado el papel del imán y vuelve a
echarlas al recipiente (salero). Ten cuidado de que el imán no entre en contacto
con las limaduras, porque puede resultar un tanto trabajoso el separarlas. Lo mejor
es que previamente forres el imán con plástico del que se utiliza para envolver los
alimentos.
Explicación científica:
Los imanes producen un campo magnético consistente en
una serie de líneas de fuerza que salen por el polo norte
del imán, entran por el polo sur del mismo y recorren el
imán por su interior hacia el norte del imán.
13. EL ACELERADOR MAGNÉTICO
¿Quieres ver cómo construyo un rifle del oeste?
Material necesario:
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4 imanes de boro-neodimio. Nosotros lo vamos a construir con las
barras de imán y las bolas del geomax .
9 bolas de acero.
Una regla de madera o plástico de 50 cm de longitud.
Cinta adhesiva.
Procedimiento:
Sobre una regla de madera, plástico o simplemente un listón de madera se
colocan los cuatro imanes alternando sus polos. Es preferible que la regla tenga
una surco en su centro, aunque no es necesario. La distancia entre los imanes es
la equivalente a 4 veces el diámetro de las bolas de acero que vayamos a utilizar.
Sujetamos los imanes fuertemente a la regla con cinta adhesiva,
procurando que el eje del imán esté a la misma altura que el centro de las bolas,
para ello pondremos debajo de éstos un trozo de cartón, un trozo de madera o un
papel doblado.
Todo el conjunto debe quedar perfectamente alineado.
Colocaremos ocho de la bolas distribuidas por parejas detrás de cada uno
de los imanes, tal como muestra la foto.
La bola restante es la que hace que comience la reacción en cadena:
cuando ésta se acerca al primer imán transfiere su energía y la tercera bola sale
disparada hasta llegar al segundo imán, después saldrá la quinta, la séptima y por
último la novena bola que es lanzada con una energía cinética bastante más alta
que la que tenía la primera bola
Para volver a disparar se colocan otra vez las bolas en la posición inicial.
Explicación científica:
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El punto de partida consiste en lanzar una bola sobre un primer imán. En la
colisión, se transfiere la energía a otra bola, de manera similar al juego del billar, la
segunda bola transfiere energía a la tercera y así sucesivamente. Se van
produciendo pequeños incrementos de energía, debido a que la bola que sale
despedida está siempre más cerca del segundo imán que del primero y se van
acumulando según se va pasando por una sucesión de campos magnéticos.
Podemos decir que aumenta la energía cinética, en cada choque, a costa de la
energía potencial.
14. EL ALUMINIO Y LOS METALES
El aluminio es un metal, ¿Pero es o no magnético? ¿Podemos conseguir
que un recipiente de aluminio se mueva si le acercamos un imán?
Material necesario
Un pequeño recipiente de aluminio de los que se utilizan para hornear
postres o para hacer flanes.
Un imán.
Un hilo fino
Un plato con agua
Procedimiento:
Vamos a colocar el recipiente flotando en un plato con agua. El objetivo es
disminuir el rozamiento y que el recipiente se pueda mover más o menos
libremente.
Después vamos a colgar el imán de un hilo y lo vamos a hacer girar, sobre
si mismo, lo más deprisa posible (basta con retorcer
el hilo).
Al colocar el imán girando en el interior del recipiente veremos como
reacciona éste. El recipiente comienza también a girar. Cuando el imán cambia el
sentido de giro, también cambia el sentido del recipiente.
Atención. Hay que tener mucho cuidado para que el imán no roce con el recipiente.
Si se tocan, el giro será debido a los golpes que recibe.
Algunas
sugerencias:
Cuanto más potente sea el imán mejor saldrá el experimento. Además, si es
grande y se encuentra próximo a las paredes se observará mejor el efecto
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La
velocidad
de
giro
también
influye
Los polos del imán tienen que estar en el plano horizontal, perpendiculares al eje
de giro
Explicación científica:
El efecto es debido al movimiento del campo magnético con respecto a las
paredes del recipiente. Cuando un conductor (en este caso el recipiente metálico)
se mueve en el seno de un campo magnético (el generado por el imán) o el campo
magnético se mueve con respecto al conductor, el conductor responde tratando de
anular el efecto del imán: se generan corrientes inducidas que crean un campo
magnético contrario al que actúa que, en este caso, provoca que se mueve el
sistema. Se trata de un ejemplo de la conocida como Ley de Lenz.
15. CARRERAS DE BARCOS O DE COCHES SEGÚN DISEÑES LOS
CORCHOS CON COCHES O BARCOS.
Materiales
1º Corchos
6º Imanes de herradura
2º Algunos clips metálicos
7º Palos delgados de madera
3º Clavos
8º Papel de varios colores
4º Agujas de coser
9Cinta adhesiva
5º Una bandeja de plástico grande
Procedimiento:
Nº 1 Secciones Nº 1 y Nº 2
Corta con un chuchillo unos barquitos de corcho, colócales con una aguja o un
palito muy fino un mástil y en el colocaras una velita que tendrá que ser de
diferente color para cada barco si quieres hacer carreras y que se distinga con el
color el jugador que pilota el barco, cada jugador tendrá en su mano un palito con
un imán en el extremo para poder pilotar el barco, los barquitos se pondrán en una
bandeja con agua y un objeto central para poder girarlo
Nº 3
Para colocar la bandeja tendrás que ponerla entre libros dejando espacio suficiente
para que puedan entrar y desplazarse los palos de los jugadores.
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Después de bien nivelada la bandeja se le introducirá el agua, unos 3 centímetros
aproximadamente, después ya solo te queda colocar los barcos y la boya en el
agua
Solo siguiendo los dibujos te puedes dar cuenta de lo fácil que resulta este juego.
1º Dobla uno de los extremos de cada clips e introduce esta parte en el corcho
como se puede ver en el dibujo, en la otra parte del corcho es decir en la parte
opuesta al clip introduce una aguja que ara las veces de mástil donde se colocaran
las velas que estarán hechas con unos papeles de colores que se pegaran al
mástil con cinta adhesiva. Luego ya puedes colocar en cada uno de los extremos
de los palos los imanes y pegarlos con cinta como se ve en los dibujos.
Solo nos queda fabricar la boya central que se puede hacer con un corcho una
banderita de papel que se pegara e una aguja como se demuestra en el dibujo.
SOLO NOS QUEDA EMPEZAR A JUGAR.
Si no quieres barquitos por la incomodidad del agua puedes cambiar por coches
los barcos y quitar el agua
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