La ciencia detrás del papalote

Por Érika González

Atlixco, Puebla. 4 de noviembre de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- Papel china de colores, varas de madera, cuerda o hilo de cáñamo y engrudo, son solo algunos de los materiales que se necesitan para echar a volar más que la imaginación.

Un papalote es un aparato volador elaborado a base de papel y varas de madera que se eleva gracias a la fuerza del viento y a uno o varios hilos que la mantienen desde tierra en su postura correcta de vuelo. Los lugares abiertos y ventosos son los escenarios perfectos para realizar un despliegue exitoso.

La creatividad en la elaboración artesanal, la destreza para construir un objeto con las características adecuadas para hacerlo volar y el asombro de verlo en el cielo, hicieron del papalote uno de los juguetes tradicionales más importantes de México; sin embargo, con el paso de los años se ha ido perdiendo poco a poco la ilusión de hacer y volar este juguete.

¡A volar!

Abundan las historias y leyendas acerca del origen del papalote. La Primera Enciclopedia Grijalbo. El Cielo (Ermanno Libenzi y Domenico Volpi, cuarta edición) alude a que el papalote fue inventado alrededor del año 400 antes de Cristo por el griego Arquitas.

Otros afirman que fue inventado un par de siglos después por Han Xin, un general chino quien lo utilizó con fines bélicos, en el año 206; los movimientos y los colores de las papalotes, como hoy los llamamos, constituían mensajes que se comunicaban en la distancia entre destacamentos militares.

El político, científico e inventor estadounidense Benjamín Franklin deseaba estudiar las propiedades y características de los rayos y, por accidente, descubrió la electricidad al volar un papalote durante una tormenta en 1752.

Según el texto “Cometas tradicionales de España y América” de Juan Miguel Suay Belenguer, China y Japón perfeccionaron el arte de la construcción de papalotes, o Zhiyuan como ellos los denominaban, para ceremonias de carácter simbólico, aunque algunos afirman que los papalotes nacieron en China como medio de diversión.

El papalote ha tenido una importante participación en la historia de la humanidad, basta recordar que Leonardo da Vinci se inspiró en los papalotes para concebir sus numerosas máquinas volantes; Benjamín Franklin utilizó un papalote para realizar un importante experimento científico haciendo elevar un papalote sostenido por un hilo metálico durante una tormenta; y cómo olvidar a Alexander Graham Bell quien experimentó con cometas para desarrollar una máquina voladora que pudiera ser tripulada.

No se sabe a ciencia cierta en qué año el papalote llegó a México; sin embargo, es este país quien lo adoptó como uno de los juguetes más populares entre la población. Lo que sí es un hecho es que la palabra papalote proviene del náhuatl papalotl, y según el Diccionario náhuatl-español de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM),papalotl significa ‘mariposa’.

¿Por qué vuela un papalote?

El doctor José de Jesús Pérez Romero, director general del Instituto Universitario de Puebla, A. C. (IUPAC) y de Casa de la Ciencia Atlixco, explica en entrevista para la Agencia Informativa Conacyt que un papalote vuela gracias a la suma de tres fuerzas: fuerza de gravedad (peso), del viento y de la tensión del cable.

“El viento aviva el papalote; sin embargo, gracias a la tensión del hilo, el papalote se retiene unido al suelo. Recuerda la tercera ley del movimiento de Newton: Para cada fuerza de acción hay una fuerza de reacción igual en intensidad pero de sentido contrario”.

Según define Günter Roth, autor del libro Meteorología, el viento es la compensación de las diferencias de presión atmosférica entre dos puntos.

Asimismo, el doctor Pérez Romero expuso que el papalote vuela bajo el principio de Bernoulli, mismo principio que se produce en el ala de un avión.

Tal como lo explica el libro Física: principios con aplicaciones (Pearson Educación, 2006, pág. 272), una superficie plana expuesta en una corriente de aire bajo un ángulo determinado hace que el aire se desvíe hacia abajo, lo cual hace que el viento por la parte inferior de la superficie sea frenado, generándose una depresión en la parte superior del plano.

En consecuencia, aparece una fuerza aerodinámica que se descompone en una componente horizontal o resistencia del aire (A) y en una fuerza de sustentación, que es la que eleva el papalote venciendo el peso (P). El papalote vuela en equilibrio, cuando la tensión de la cuerda compensa la resistencia del aire y el exceso de fuerza de sustentación.

15o Concurso Nacional de Papalotes Atlixco

Cuadrados, triangulares, planos o tridimensionales, el papalote —además de ser un juego tradicional— es objeto de la creatividad y la destreza, lo que lo ha hecho partícipe de múltiples concursos. Tal es el caso del Concurso Nacional de Papalotes realizado en Atlixco desde hace ya 15 años.

Aneel Paredes Salazar, integrante de la Dirección de Divulgación y Comunicación del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), comentó en entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, que la iniciativa de este concurso surgió de una clase de física en la preparatoria del IUPAC hace 18 años.

“Siempre hemos considerado que es muy importante que los alumnos aterricen con algún experimento, alguna práctica, teorías como el Teorema de Bernoulli”.

La también profesora de física en el IUPAC refirió que fue tres años después cuando esta iniciativa se convirtió en concurso anual gracias al apoyo de los directivos del instituto, del ayuntamiento de Atlixco y, por supuesto, del grupo de física del IUPAC encabezado por alumnos.

“En 2008 el grupo de física, que son los que encabezan ahora el Concurso de Papalotes, organizó junto con el INAOE una reunión nacional de Clubes de Ciencia. A partir de entonces el concurso se multiplicó en otros sitios como Chiapas, Guanajuato, Sonora y otras sedes”.

La profesora Paredes Salazar agregó que la fecha del concurso varía de acuerdo a las condiciones climáticas de cada sede. En Atlixco se hace regularmente el primer domingo del mes de octubre en la plazuela del Cerro de San Miguel en Atlixco, Puebla.

“Los alumnos del grupo de física del IUPAC, que son alumnos del nivel secundaria y preparatoria, lideran el hoy Concurso Nacional de Papalotes en todas sus sedes. Estoy muy orgullosa de ver que alumnos sean quienes organicen hoy por hoy tan gran y coordinado evento”, complementó.

Este año, al concurso le antecedió un curso gratuito de construcción de papalotes impartido por Manuel Alfonso Pérez Ariza, con el objetivo de preservar la tradición de crear un papalote propio y explicar las características físicas del también llamado cometa.

En su 15a edición, el Concurso Nacional de Papalotes se llevó a cabo el 4 de octubre y contó con dos categorías: Planos y Tridimensionales. En cada categoría se calificó altura, tiempo de vuelo, diseño, colorido y una breve explicación de por qué vuelan los papalotes. Se premiaron los primeros tres lugares de ambas categorías con artículos escolares.

Jade González Minutti, coordinadora general de Casa de la Ciencia Atlixco y parte del comité organizador del concurso, celebró en entrevista la participación de los alumnos voluntarios y de las familias participantes quienes desde muy temprano llegaron para elevar su papalote.

Julio Hernández Martínez, ganador del segundo lugar en la categoría Tridimensional, señaló en entrevista la emoción de compartir con su familia la experiencia de construir su papalote y el gozo de verlo volar.

“Es una tradición para mi familia crear este artefacto con los materiales artesanales. Además de divertirnos, los niños aprenden de una manera divertida una materia que a veces resulta tan difícil como lo es la física”.

Sin duda, este juguete artesanal con tanta historia es muestra de que la diversión y la física pueden ir de la mano.

GLOSARIO Aerodinámica: parte de la mecánica que estudia el movimiento de los gases sobre los cuerpos estacionados y el comportamiento de los cuerpos que se mueven en el aire. Tensión: fuerza aplicada a un cuerpo que le produce una extensión o, si es negativa, compresión; es decir, la tensión es la fuerza que tiende a separar las partículas que componen un elemento estirándolo. Sustentación: fuerza de empuje hacia arriba que permite a la cometa volar. La sustentación es perpendicular a la dirección del viento. El fenómeno de la sustentación es, desde hace siglos, bien conocido por la gente que trabaja en la construcción de tejados: saben, por experiencia, que el material de la cara a sotavento del tejado (la cara que no da al viento) es arrancado rápidamente, si no está correctamente sujeto a su estructura.