Cohete de globo: la tercera ley de Newton en un hilo

Pregúntale a casi cualquier persona por qué avanza un cohete y te va a dar alguna versión de “los gases empujan contra el aire”. Está mal, y un experimento de cohete de globo sobre un hilo es la forma más barata de empezar a desarmarlo. El globo no está empujando el cuarto. Está lanzando aire hacia atrás por su boquilla, y el globo se va al otro lado porque algo tiene que irse.

Esa diferencia importa, porque es la razón por la que los cohetes funcionan en el espacio, donde no hay absolutamente nada contra lo que empujar.

Puntos clave

• Vas a pegar un globo a un popote enhebrado en un hilo tenso y cronometrarlo sobre una distancia medida.
• El concepto es la tercera ley de Newton y, en concreto, que el empuje viene de la cantidad de movimiento de lo que tiras.
• Funciona desde los 5 años como demostración y desde los 8 como medición con cronómetro.
• Lo que más falla: el hilo flojo. Una línea que cuelga mata la corrida antes de empezar.
• Los globos sin inflar y los pedazos de globo reventado son un peligro grave de asfixia para menores de tres años. Cuéntalos al entrar y al salir.

Lo que vas a necesitar

Qué	Cuánto	Dónde conseguirlo	Si no lo tienes
Globos alargados de fiesta	6 a 10	Supermercado o papelería	Los redondos sirven pero vuelan menos derecho
Popotes	5	Cajón de la cocina	Un tramo de 5 cm del tubo de una pluma
Hilo liso o nylon de pescar	6 m	Ferretería	Hilo de cometa liso. Evita la lana, que frena
Cinta de papel	1 rollo	Papelería	Cualquier cinta que se despegue sin reventar el globo
Cinta métrica	1	Caja de herramientas	Una regla de un metro usada cinco veces, con marcas
Cronómetro	1	Cualquier celular	Dos niños contando en voz alta; menos preciso pero sirve
Clips	10	Escritorio	Monedas pequeñas pegadas, para variar la masa
Pinza de ropa	1	Tendedero	Apretar la boquilla con los dedos, menos consistente
Cuaderno	1	Donde sea	Obligatorio para la versión con medición

Ojo con el látex: los globos de fiesta casi siempre son de caucho natural. Si alguien en casa es alérgico al látex, usa globos metalizados o sáltate este experimento. Una reacción al látex no es algo para improvisar.

Tiempo: preparación 10 min, experimento 30 min, limpieza 5 min Costo: una bolsa de globos y un rollo de hilo Nivel de desorden: bajo

Haz el experimento del cohete de globo

Paso 1 — Monta una línea tensa y mídela

Amarra un extremo del hilo a una manija de puerta. Enhebra un tramo de popote de 5 cm. Amarra el otro extremo a una silla o a otra manija, jalando fuerte y no solo derecho. Mide la distancia entre los extremos y anótala. Cinco metros es un buen largo.

Paso 2 — Arma el cohete

Infla un globo y aprieta la boquilla con los dedos, o pónle la pinza. Pega el globo a lo largo del popote con dos pedacitos de cinta, uno cerca de la boquilla y otro cerca de la punta, con la boquilla apuntando hacia atrás por la línea. Deja la cinta lejos de la boquilla para que la abertura no se doble.

Paso 3 — Estandariza el inflado

Decide cómo vas a medir “lleno”. Contar soplidos funciona, o inflar hasta una marca en la pared. Anota el método. Sin esto, toda comparación posterior es ruido.

Paso 4 — Suelta limpio y cronometra

Sostén el globo en un extremo de la línea con la boquilla apretada. Cuenta hacia atrás, suelta sin empujar y arranca el cronómetro al soltar. Pártalo cuando el globo deje de avanzar. Anota tiempo y distancia recorrida.

Paso 5 — Tres corridas por condición

Repite tres veces con el mismo inflado. Promedia los tiempos y anota la diferencia entre el más rápido y el más lento. Esa diferencia es tu error de medición, y la necesitas antes de que cualquier comparación signifique algo.

Paso 6 — Cambia exactamente una cosa

Haz tres corridas con boquilla angosta: mete un popote más delgado en la boca del globo para que el aire salga por un hueco más chico. Después tres con cuatro clips pegados al popote. Después tres con la línea inclinada hacia arriba unos 20 cm en todo su largo. Una variable a la vez, siempre tres corridas.

Lo que deberías ver: un globo alargado lleno en una línea tensa de 5 m suele cubrir toda la distancia en uno o dos segundos, o sea entre 3 y 5 m/s. Acelera fuerte al inicio y se frena visiblemente al vaciarse, porque el empuje cae cuando baja la presión. La boquilla angosta da un empujón más lento y más largo, y a menudo llega más lejos. Los clips lo frenan de forma notoria. La línea inclinada es la que más veces no completa la corrida.

Qué está pasando en realidad

Un globo es un recipiente a presión con un hueco. El caucho estirado aprieta el aire a una presión mayor que la del cuarto, y al abrirse la boquilla ese aire se acelera hacia afuera. Lo que hay que seguir es la cantidad de movimiento. El aire sale llevándola hacia atrás y, como el globo y su aire empezaron con cero en total, el globo tiene que llevar la misma cantidad hacia adelante (The Physics Classroom).

Con fuerzas: el globo empuja el aire hacia atrás y el aire empuja el globo hacia adelante con fuerza igual y opuesta. Esa es la tercera ley de Newton, y la guía de aeronáutica de la NASA lo plantea para cohetes definiendo el empuje como la reacción a acelerar un fluido hacia atrás (NASA Glenn).

Ahora el mito. “Los gases empujan contra el aire de afuera” predice que un cohete no puede funcionar en vacío, lo cual es falso y se sabe falso desde hace más de un siglo. El empuje depende de cuánta masa de propelente tiras por segundo y de qué tan rápido la tiras, que la NASA expresa como el flujo de masa multiplicado por la velocidad de salida, más un término de corrección por la diferencia de presión en la boquilla (NASA Glenn, empuje). El aire de afuera aparece solo en esa corrección pequeña y en la resistencia, que frena. El aire es un estorbo, no la fuente del empujón.

Esa ecuación también explica tu resultado de boquilla. Una abertura ancha deja salir mucho aire por segundo, así que el empuje es grande, pero el globo se vacía en una fracción de segundo. Una abertura angosta baja el flujo de masa, así que el empuje es menor, pero dura mucho más. La cantidad de movimiento total entregada es parecida en los dos casos, porque la fija cuánto aire metiste y a qué velocidad sale. Lo que cambia es si lo recibes como un empujón breve o como una presión sostenida, y contra la fricción y la resistencia del aire el empujón sostenido suele ganar más distancia. Es un intercambio de ingeniería real: el mismo que separa un cohete de combustible sólido de un propulsor iónico.

La fricción en el popote y la resistencia del aire sobre un globo gordo se comen parte del resultado, y por eso nunca alcanza la velocidad que predeciría una cuenta sin fricción.

Cómo explicárselo a tu hijo

De 5 a 8 años: tira algo hacia atrás y tú te vas hacia adelante

Siéntalo en una silla giratoria o en una patineta y pídele que lance un cojín pesado lejos de su cuerpo. Va a rodar al otro lado. Esa es toda la idea, y la acaba de hacer con su propio cuerpo. El globo lanza aire en lugar de un cojín, y el aire es ligero, así que tiene que lanzar mucho y muy rápido.

De 9 a 12 años: el empuje es cuánto tiras y qué tan rápido

Preséntale los dos números: cuánto aire sale cada segundo y a qué velocidad sale. Después dale el acertijo de la boquilla antes de probarlo. Hueco chico o hueco grande: ¿cuál llega más lejos? Casi todos eligen el grande. Déjalo equivocarse y después pídele que explique el resultado, porque la explicación es donde está el aprendizaje.

De 13 en adelante: conservación de la cantidad de movimiento y la pregunta del vacío

Hazlo en serio. La cantidad de movimiento total de globo más aire se conserva y arranca en cero. Escribe el empuje como flujo de masa por velocidad de salida. Después haz la pregunta del vacío de frente: si los gases necesitaran aire contra el que empujar, ¿cómo maniobraba el módulo de servicio del Apolo? Deduzcan por qué el aire exterior aparece solo como corrección de presión y como resistencia. Es también el momento de señalar que “las fuerzas iguales y opuestas se cancelan” es falso aquí, porque actúan sobre objetos distintos.

La pregunta que debes hacer: “Si hiciéramos esto en la Luna, ¿el globo iría más rápido, más lento o igual?” (Más rápido: sin resistencia del aire y con una diferencia de presión ligeramente mayor en la boquilla. Si dice que no se movería, encontraste la idea equivocada y el experimento ya valió la pena.)

¿Y en América Latina?

Primero el vocabulario, porque pedir mal el material cuesta un viaje extra. Los globos se llaman bombas en Colombia y Venezuela, y globos en el resto. Para el tubo: popote en México, pitillo en Colombia, sorbete en Perú y Ecuador, pajita en Argentina, bombilla o pajita en Chile. El nylon de pescar se consigue en cualquier ferretería y es mucho mejor que el hilo de coser. Si tu ciudad prohibió los popotes de plástico, un tubo de papel enrollado y pegado con cinta funciona igual, y el tubo de una pluma gastada todavía mejor.

Sobre la altura: en Bogotá, Quito, Ciudad de México o La Paz el aire es menos denso, así que la resistencia sobre el globo es menor y la diferencia de presión en la boquilla es ligeramente mayor. Las dos cosas empujan en la misma dirección, hacia un globo un poco más rápido. Pero sé honesto con tu hijo: ese efecto es más chico que la dispersión entre tus corridas, así que no lo vas a ver sin muchas pruebas y un promedio. Reconocer cuándo un efecto real está por debajo de tu error de medición es una de las cosas más valiosas que un niño puede aprender en una tarde.

En el currículo, las leyes de Newton están en Física de secundaria en los programas de la SEP en México, en las Bases Curriculares del Mineduc en Chile y en los Núcleos de Aprendizajes Prioritarios argentinos, y la tercera ley aparece en las pruebas de ciencias del ICFES en Colombia. Para seguir, mira nuestras guías de experimentos de presión de aire con globos y jeringas y de inercia y leyes de Newton en experimentos cotidianos.

Por qué enseñar esto temprano vale la pena

“Los cohetes empujan contra el aire” es una de esas explicaciones que sobreviven hasta la edad adulta porque suenan razonables y nadie las prueba. Reemplazarla temprano cuesta una tarde. El beneficio más grande es el hábito de abajo: el globo te obliga a preguntar qué se está lanzando y adónde se fue su cantidad de movimiento, que es la pregunta que vuelve el mismo problema a un motor a reacción, al retroceso de un rifle, a la propulsión de un pulpo y a las ruedas de reacción de un satélite.

Una advertencia sobre cómo correrlo. Darle a un niño una bolsa de globos e irte no logra esto. La revisión de Kirschner, Sweller y Clark sobre instrucción con guía mínima sostiene que el descubrimiento sin guía explícita suele rendir menos que la instrucción directa, sobre todo para quien todavía no tiene el conocimiento previo (Kirschner, Sweller y Clark, 2006). La predicción antes de cambiar la boquilla, y la conversación después, es donde esto se vuelve enseñanza y no entretenimiento.

Un cohete de globo no forma a un físico. Sí significa que, cuando en clase llegue la tercera ley de Newton, tu hijo tenga un recuerdo concreto donde colgarla en lugar de una frase que memorizar.

Antes de empezar: lo que los papás deben saber

Mejor edad	Desde los 5 como demostración, desde los 8 para la versión cronometrada. Antes de los 5 la línea tensa es más riesgo que lección
Supervisión	El adulto infla los globos y monta la línea a la altura de su propio pecho. Mantén la línea lejos de la altura de los ojos de los niños chicos
Riesgos reales	Asfixia. Los globos sin inflar y los pedazos reventados están entre los juguetes comunes más peligrosos para menores de tres años. También alergia al látex y un hilo tenso a la altura de la cara
No hagas esto	No dejes a un niño pequeño cerca de los globos, inflados o no, y no cruces la línea por una puerta donde la gente camina

Cuenta los globos al empezar y los pedazos al terminar. Un trozo reventado es delgado, pegajoso y de la forma exactamente equivocada para una vía respiratoria chica. A la basura, no al piso.

Cuando no funciona

El globo avanza medio metro y se para. El hilo está flojo. Tenso quiere decir que lo puedes puntear como una cuerda de guitarra. Vuelve a amarrar los dos extremos a algo firme, no a una silla que se desliza.

Avanza a brincos y se atora. Hilo equivocado. La lana y el cordel peludo agarran el popote. Cámbiate a nylon de pescar y acorta el popote a unos 5 cm.

Gira en la línea en lugar de volar derecho. La boquilla está descentrada o la cinta jala el globo chueco. Vuelve a pegarlo con la boquilla apuntando exactamente hacia atrás y usa dos puntos de cinta, no uno.

Los resultados salen dispares entre corridas. Tu inflado no está estandarizado y tu suelta empuja. Arregla el inflado con un conteo o una marca en la pared, y suelta abriendo los dedos en lugar de dar un impulso.

La boquilla se colapsa y el aire sale a goteos. La boquilla se dobló, casi siempre porque la cinta la cubrió. Deja toda la cinta a un centímetro de la abertura, y para la prueba de boquilla angosta mete un popote en lugar de apretar.

Para llevarlo más lejos

Mapea el intercambio de boquilla. Usa tres diámetros: sin popote, popote normal y un agitador de café angosto metido en la boquilla. Tres corridas de cada uno. Anota tiempo, distancia y si terminó la línea. Grafica tamaño de boquilla contra distancia. Estás midiendo el intercambio entre empuje y duración, la misma decisión que toman los ingenieros de propulsión reales.

Agrega masa y encuentra el límite. Pega clips al popote, dos a la vez, tres corridas por masa, hasta que el globo ya no complete la línea. Grafica masa contra distancia. La curva no es recta, y deducir por qué es una buena conversación.

Inclina la línea. Sube un extremo 10, 20 y 30 cm en cinco metros y anota cuánto sube el globo. Ahora estás midiendo empuje contra una fracción conocida del peso, que es el comienzo de la relación empuje-peso, el número que decide si un cohete real despega.

Qué observar en los próximos 3 meses

• Semana 4: explica un motor a reacción o el retroceso de una manguera de bomberos usando “lanza” y “hacia atrás” en lugar de “empuja el aire”.
• Mes 2: vuelve la pregunta del vacío. Suele llegar como “pero ¿cómo giran en el espacio?”, que es exactamente la pregunta correcta y tiene una gran respuesta con propulsores chicos y ruedas de reacción.
• Mes 3: propone una variable nueva: dos globos en serie o un globo con ruedas. Dile que sí a la más barata.

Preguntas frecuentes

¿Un globo más grande siempre llega más lejos?

No de forma confiable. Un globo más grande carga más aire y más cantidad de movimiento, pero también es más pesado y tiene más área frontal, así que la resistencia sube. En una línea corta el empuje extra suele ganar; en una larga hay un punto óptimo que vale encontrar midiendo.

¿Por qué mi globo se frena antes del final de la línea?

El empuje depende de la presión interna, y esa cae mientras el globo se vacía. Cuando el empuje baja de la fricción más la resistencia, el globo desacelera. Estás viendo un perfil de quemado, la misma forma que produce un motor de cohete real.

¿Tiene que ser globo alargado o sirve el redondo?

Los alargados funcionan mucho mejor: son más aerodinámicos y resisten rodar sobre el hilo, así que tus corridas se repiten mejor. Los redondos vuelan, pero se bambolean y la dispersión entre pruebas se vuelve grande.

¿El globo empuja contra el aire del cuarto?

No, y ese es el punto del experimento. El globo empuja el aire que sale de su propia boquilla. El aire del cuarto solo lo frena. Un cohete en vacío funciona un poco mejor que el mismo cohete a nivel del mar.

¿A qué edad lo puede hacer solo?

Toma los ocho años como piso, con un adulto todavía a cargo de inflar. La restricción real no es la habilidad: es que cada globo y cada pedazo esté contabilizado al terminar, y eso es trabajo de adulto.

---

Sobre el autor

Ricky Flores es el fundador de HiWave Makers e ingeniero eléctrico con más de 15 años de experiencia desarrollando tecnología de consumo en Apple, Samsung y Texas Instruments. Escribe sobre cómo los niños aprenden a construir, pensar y crear en un mundo saturado de tecnología. Lee más en hiwavemakers.com.

---

Fuentes

1. NASA Glenn Research Center. “Newton’s Third Law: Action and Reaction.” Beginner’s Guide to Aeronautics. https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/newtons-third-law-action-reaction/
2. NASA Glenn Research Center. “Thrust.” Beginner’s Guide to Aeronautics. https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/thrust-force/
3. The Physics Classroom. “Momentum Conservation Principle.” https://www.physicsclassroom.com/class/momentum/Lesson-2/Momentum-Conservation-Principle
4. The Physics Classroom. “Newton’s Third Law.” https://www.physicsclassroom.com/class/newtlaws/Lesson-4/Newton-s-Third-Law
5. Kirschner, P. A., Sweller, J., & Clark, R. E. (2006). “Why Minimal Guidance During Instruction Does Not Work.” Educational Psychologist, 41(2), 75–86. https://doi.org/10.1207/s15326985ep4102_1
6. National Research Council. (2012). A Framework for K-12 Science Education. National Academies Press. https://doi.org/10.17226/13165