COHETE HIDRAULICO

APOLO RECICLABLE

Integrantes:

OMAR ROCHA

KAREN PIÑEROS

MARCELA MEDINA

Presentado a:

JAVIER HUMBERTO BOBADILLA AHUMADA

ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES ECCI

FACULTAD DE INGENIERIA

BOGOTA 2010

COHETE HIDRAULICO

APOLO RECICLABLE

OBJETIVO GENERAL

Construir un cohete en botellas de plástico de 600 ml que alcance una distancia determinada con un ángulo de inclinación de 45°

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Realizar la elevación con agua y presión Aplicar los conocimientos adquiridos durante el semestre. Desarrollar habilidades para ejecutar proyectos prácticos sobre lo aprendido

en la clase. Ganar el concurso de cohetería hidráulica. Realizar la construcción de un cohete hidráulico funcional Lograr el lanzamiento del cohete haciendo un movimiento parabólico con

aterrizaje en zonas predeterminadas (cohetería de precisión) Conseguir más de un lanzamiento perfecto para lograr el primer lugar

ANTECEDENTES

En cada semestre en esta materia se han realizado varios proyectos en los cuales se aplican los conocimientos adquiridos en la materia para elaborar un objeto (en este caso el cohete que se va a elaborar para este proyecto y para participar en el concurso) también hacemos referencia a nuestros compañeros de la carrera que ven esta misma asignatura con el profesor Javier los lunes y jueves de 8 a 10 pm (ellos nos han informado que han hecho pruebas de lanzamientos en el colegio americano).

Según el blog del profesor Javier Bobadilla se realizo un concurso de elaboración de cohetes con botellas de plástico de 600cc y 1500cc en el varios colegios con estudiantes de 10 y 11 grado en el cual se debía elaborar el cohete como tal y desplazarlo a una zona objetiva y de acuerdo al lanzamiento se otorgaba cierto puntaje con respecto a la zona objetiva.

También se ha consultado con varios compañeros de la universidad los cuales también han desarrolado este tipo de proyectos (no solamente con aplicaciones a termodinámica sino a otras ramas de la física) los cuales también han elaborado el cohete a manera de participación en este mismo concurso.

Por internet se ha encontrado un Trabajo de educacion tecnologica desarrollado por alumnos de 6° año basico del Colegio Gabriela Mistral de Linares, Chile se puede ver el video a través de este enlace:

https://www.youtube.com/watch?v=x7U3ROUXTJM

también se ha encontrado videos caseros en España sobre la elaboración de estos cohetes propulsados por agua. se puede ver el video a través de este enlace:

https://www.youtube.com/watch?v=B75sc8Zwng4

https://www.youtube.com/watch?v=a_N2l-GwS3A

https://www.youtube.com/watch?v=-52uHTQh98g

estos son los antecedentes que se hallaron para asesorarnos y tener una buena referencia para la elaboración del cohete. Inicialmente se pensaba que eso no era una practica tan común, pero si se ha demostrado con estos antecedentes que este tipo de actividades son muy comunes a nivel internacional.

MARCO TEORICO

Un cohete no es más que un cilindro, abierto por uno de sus extremos y relleno de una sustancia combustible que en este caso es agua. La propulsión es posible gracias a la combustión de agua y presión.

El cohete avanza debido al llamado principio de acción y reacción formulado por Isaac Newto en su teoría de gravitación universal, el cual afirma que toda acción, se opone una reacción de igual magnitud .

El cohete tiene origines a partir del descubrimiento de la pólvora por los antiguos alquimistas chinos y sus aplicaciones para distintos tipos de armas derivaron el desarrollo de los cohetes,( huo paco) a partir del siglo XI. Entre el siglo X y XIII, los mongoles y árabes llevaron a Occidente el principal componente de sus primeros cohetes: la polvora una mexcla compuesta por 75% de nitato de potasio, 15% de carbono, 10% de azufre. Esta fue usada por los europeos para diferente experimentos.

El verdadero inicio de la cohetería se remota XIX Konstatin Eduardovitch Tsiolkovsky, profesos de matemáticas y física ruso, quien contribuyo teóricamente al desarrollo de la astronáutica .

El estudio ruso exploro incluso los problemas relativos a la aceleración siguiendo por vez primera el uso de cohetes purificase para alcanzar la velocidad de fuga y anticipando también el desarrollo de las estaciones y de las colonias especiales.

ROBERT GODDARD, norteamericano, estudio sobre la dinámica de los cohetes. En su obra “un método para alcanzar grandes alturas” postulo la idea de construir un cohete de combustible liquido .

Las botellas de polietileno teretalado para bebidas gaseosas, que es el material que se utiliza generalmente para fabricar cohetes de agua, fueron empleadas por primera vez en 1974 en los Estados Unidos de América y su uso aumento rápidamente a medida que se difundían entre los consumidores.

Los cohetes de agua y los cohetes reales funcionan según los mismos principios de vuelo. Los cohetes que vuelan recto y alto cumplen con los principios científicos apropiados, no así los que funcionan defectuosamente.

En la fabricación de cohetes reales intervienen numerosos elementos tecnológicos, a saber:

・ Mecánica estructural e ingeniería de materiales: en la fabricación del fuselaje del cohete aéreo como cuerpo estructural.

・ Ingeniería de propulsión y combustión: en la fabricación del motor propulsor. ・ Aerodinámica: en la evaluación del impacto de las fuerzas aerodinámicas. ・ Ingeniería de control: para estabilizar la posición de vuelo del cohete y el guiado

de los satélites a sus órbitas planificadas. ・ Análisis de vuelo - para calcular el desempeño de vuelo del cohete, evaluando

así hasta qué punto puede ser guiado un satélite dentro de su órbita planificada.

Los mismos conceptos se aplican a cohetes de agua. El fuselaje del cohete, su propulsión y aerodinámica (estabilidad de la posición de vuelo), son factores vitales que afectan el desempeño del vuelo (distancia, etc.). Es extremadamente peligroso aplicar una presión excesiva al cohete de agua intentando lograr un nuevo récord de distancia. Desde el punto de vista de la seguridad, es indispensable comprender las limitaciones de las botellas de PET en términos de fuerza estructural y resistencia a la presión. Cuando se trata de cohetes de agua de etapas múltiples, la tarea de decidir cómo separar la primera etapa de la segunda y suministrar un chorro de agua ininterrumpido es un desafío para los nervios de los responsables. Se necesitarán mucha experiencia e ingenio para diseñar, construir y manejar con seguridad la separación y los mecanismos del chorro de agua de la segunda etapa.

Ley de Acción y Reacción/Tercera Ley de Newton (= principio de propulsión a reacción).

Si suelta un globo inflado, zumbará por todos lados expulsando aire. Se genera una fuerza que lo mueve hacia adelante en “reacción” al aire que está siendo expulsado hacia atrás (“acción”), causando de esta manera que el globo vuele. Esta fuerza reactiva es conocida como “propulsión” o “empuje”. Asimismo, un cohete es propulsado verticalmente en reacción al gas que está siendo expulsado de su cuerpo. El cohete se carga con combustible sólido o líquido. Al quemarse el combustible se genera un importante empuje debido al gas resultante que se expulsa hacia atrás. El gas, fuertemente presurizado en la cámara de combustión, es expulsado a través de la boquilla (acción), proporcionando el empuje vertical (reacción). Además del combustible, se carga el cohete con oxígeno.

El oxígeno permite al cohete quemar su carga de combustible y generar gas de alta velocidad aún en un ambiente sin aire. Los cohetes usan la potencia reactiva para lograr la aceleración en el agua, en el aire y aún en el vacío del espacio.

Un cohete de agua también vuela por medio de la propulsión a reacción. Vuela aprovechando una reacción resultante del agua que está siendo expulsada por el aire comprimido que transporta. Los textos escolares tratan el tema de cohetes de agua como un ejemplo ampliado de acción y reacción, explicando que “un cohete de agua es propulsado hacia adelante por una fuerza de reacción generada por la liberación de aire comprimido dentro del cuerpo del cohete, que provoca la expulsión del agua a través de la boquilla.

COHETERIA HIDRAULICA:La cohetería hidráulica es una de las disciplinas más asequibles de la  astronáutica para el público, ya que utiliza aire a altas presiones como propelente y agua u otros líquidos como propulsor, y para su elaboración se implementan materiales económicos,  muy livianos pero de alta resistencia al rasgado y las presiones aerodinámicas.El “motor cohete” de estos artefactos,  es la  cámara de presión, esta se elabora generalmente con  botellas de P.E.T ( botellas plásticas de líquidos carbonatados como la gaseosa), también se ha usado materiales como el PVC o la fibra de carbono, estos cohetes funcionan básicamente cuando el agua es obligada a salir por la parte baja del cohete (tobera) empujada por el aire a presión, imprimiendo un movimiento de igual magnitud pero de dirección contraria que impulsa el cohete, (acción – reacción  la 3ª ley de Newton).

   COHETERIA HIDRAULICA C-3:La Fundación C3 le ha dado  2 grandes aplicaciones a la cohetería hidráulica:Cohetería hidráulica didáctica en las aulas de clase (talleres, concursos,  shows, cursos y torneos nacionales e internacionales)  que va desde nivel básica primaria hasta nivel universitario – Profesional  -   Space education .Cohetería hidráulica avanzada. Cohetería hidráulica avanzada.

El equipo de coheteros de la Fundación C3  investiga, desarrolla, experimenta e implementa nuevos materiales y tecnologías en sus cohetes hidráulicos con 3 objetivos concretos:Perfeccionar los cohetes con el fin de alcanzar mayores alturas (apogeo) para convertirse en líderes de esta modalidad en sur América.Demostrar que un proyecto de cohetería hidráulica puede ser tan completo y tan complejo  como uno de cohetería solida profesional.Utilizar el tiempo libre en un hobbie-ciencia  que nos exige mayor conocimiento y habilidad individual, que al divulgarlo resulta siendo una herramienta de motivación y acercamiento a las ciencias del espacio a la sociedad colombiana. (Complemento de la cohetería didáctica). Actualmente los cohetes hidráulicos del C3 se caracterizan por:Poseer sistemas de paracaídas modulares, automáticos tanto mecánicos como digitales programables, pudiendo un solo cohete tener  ambos sistemas montados a la vez pero de funcionamiento independiente.Poseer instalado en la punta un sistema de altímetro digital de procedencia norte americana, que nos informa la altura alcanzada inmediatamente se recupera el cohete.Poseer instalado bajo el sistema de paracaídas cámaras de video ultralivianas con audio que nos dan información de primera mano sobre el vuelo, tiempos y comportamientos de los sistemas a bordo de cohete, así como una panorámica única del terreno donde despegan.Estar construidos con el sistema multicámara de alta presión de varias botellas unidas pero también de forma modular, que permiten diferentes configuraciones de cohete según la misión a desempeñar.Tener aletas y  toberas en materiales poliméricos de alto impacto que mejoran bastante el desempeño de los vuelos y permiten su reutilización continua.Dependiendo del objetivo de cada misión, se planea, construye y prueba el cohete especifico para esta, asegurando la seguridad de la carga útil (hablamos del orden de un par de gramos).Se realizan y comparan los videos a bordo con  los videos HD tomados en tierra de cada vuelo, que nos muestran los detalles, problemas y comportamientos de los cohetes,  que por la velocidad, altura alcanzada, calor y efervescencia del momento,  escapan a la vista humana.Para organización del historial de vuelos, avances y errores, en el C3, cada miembro tiene asignado un color predomínate y un nombre astronáutico en sus cohetes,  por lo que podemos encontrar los  cohetes, Andrómeda, Torbellino, Urano,  Orión, fénix, Mercury, Gemini y Apollo.PLATAFORMAS:Por último, todo este perfeccionamiento, tiempo y avances aplicados a cada cohete requiere el diseño, construcción, pruebas de PLATAFORMAS DE DESPEGUE especiales, que hemos elaborado en materiales de alta resistencia como PVC, bronce, acero al carbón y aluminio.Algunas de nuestras  plataformas son mono bloque compactas con manómetro integrado, que brindan gran fortaleza estructural y portabilidad, permitiendo lanzar cohetes de tamaño bajo y medio, también por su solides nos permiten hacer las pruebas de alta presión y estallido, sin afectación seria al equipo.Otras de nuestros equipos son plataformas  plegables telescópicas en aluminio y acero, que al ser armadas brindan la posibilidad de lanzar cohetes de gran envergadura y poseen guías de lanzamiento de más de 2 metros necesarias para este tipo de cohetes, pero que al plegar caben en cualquier automóvil.Por políticas de seguridad propias, ambos tipos de plataformas se diseñaron para poder ser activadas a 5 metros de distancia, de la misma forma nuestros equipos de compresión de aire poseen manómetros integrados que nos permiten medir la presión a esa distancia mínima de seguridad.

Para una clara comprensión de los fenómenos que se analizaran a través del experimento propuesto, es necesario primero conocer y recordar algunos conceptos y leyes físicas en los que se fundamenta esta actividad y que se relacionarán a continuación:

Principio de Pascal: La presión ejercida sobre la superficie de un líquido contenido en un recipiente cerrado se transmite a todos los puntos del mismo con la misma intensidad. (Ver figura 1)

(Figura 1. Representación Gráfica del principio de Pascal)http://lafisicaparatodos.wikispaces.com/PRINCIPIO+DE+PASCAL

La ley de pascal se aplica ejerciendo la presión entre el agua y el aire dentro del cohete, es decir al llenar el cohete de aire y comprimirlo estamos aumentando la presión en su interior, y cuando esta llega a un punto determinado donde el corcho saldrá y el líquido es desplazado al suelo.

Para este caso aplicamos la siguiente formula:

P= FA Ecuación 1.

De dicha ecuación, ya conocemos los datos, presión y área, los cuales se hallaron en el momento de realizar el experimento. Contando con estos datos, lo que nos hace falta hallar es la fuerza total realizada en el procedimiento. Despejando quedaría así:

F=P . A Ecuación 2.

Ley de Conservación del Momentum.

Masa multiplicada por velocidad igual “momentum”. Se expresa mediante la ecuación: Momentum=masa × velocidad

Cada objeto tiene propensión a mantener un momentum constante antes y después de un movimiento. Esto se conoce como la “Ley de Conservación del Momentum”. Aquí citaremos y aplicaremos esta ley para explicar la física de los cohetes. En aras de la simplicidad, presupondremos que un cohete en reposo tiene cierta masa: Masa = M + m, donde “M” es la masa del cuerpo del cohete y “m” es la masa del combustible. El cohete quema su combustible en un instante y expulsa gas hacia atrás con una masa “m” a una velocidad “Ve”. El valor “V” es la velocidad que ha adquirido el cohete mediante la expulsión del combustible (suponiendo que la resistencia del aire = 0).

Como la velocidad del cohete antes de lanzar el combustible es 0, el momentum es por supuesto 0. El momentum del combustible “p” expulsado se expresa como p = m × (-Ve), y el momentum “P” del cohete que ha empezado a moverse debido a la fuerza de reacción se expresa como P = M × V. Así, el total de los dos momentum es: P + p = MV - mVe. Con esta ecuación, el símbolo ‘menos’ en - mVe significa que la dirección del combustible expulsado es opuesta a la dirección hacia la cual se mueve el cohete.

A continuación pondremos un documento de referencia para el tema de los alerones:

¿Cuál es la utilidad del alerón en un automóvil?Los alerones son piezas opcionales y que mejoran la estética de nuestro automóvil, pero más que un accesorio es un elemento funcional que puede tener distintos efectos según sus formas, instalación y uso.

Martes 27 diciembre 2011

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Guillermo Zúñiga Ver biografía | Ver más de   Autos

Colin Chapman, en la segunda parte de los años sesenta, introdujo el concepto de los alerones en la Fórmula 1, sus primeras aplicaciones

tuvieron algo de éxito, pero también fatales fracasos. Desde esos años hasta nuestros días, la aerodinámica ha evolucionado mucho en los automóviles de uso diario, otorgándonos a simple vista, hermosos diseños y en segundo plano, un uso más eficiente del combustible.

Foto: Daimler Media

Alerón de Formula 1

Básicamente un alerón es un ala de avión invertida. El avión utiliza sus alas para que en la superficie inferior de estas, el aire fluya con menor velocidad que en su superficie superior, esto produce una fuerza vertical que puede elevar estos aparatos. En los autos, nos importa que estos se mantengan en el suelo constantemente, por lo que un ala invertida nos ayuda perfectamente para este efecto.

En la competición, mantener las ruedas siempre pegadas al suelo es básico, por lo que los alerones en un auto de fórmula, pueden ejercer varios cientos de kilos de presión sobre las ruedas, ayudando a que la estabilidad doblando a altas velocidades, sea la óptima para mantener el acelerador a fondo sin perder el control, el problema de esto, es que a mayor carga producida por el alerón, más frena la marcha del auto, básicamente porque necesita “frenar” el aire para generar esta carga.

En un automóvil de calle, las velocidades son una fracción de lo que desarrolla un automóvil de competición, por lo que no necesitamos un peso adicional ni menos frenar la marcha del automóvil, ya que esto produciría un gasto adicional de combustible. Básicamente, necesitamos que el automóvil sea estable y que frene lo menos posible el aire.

En recorridos de ciudad la aerodinámica no nos presta ninguna ayuda ni el alerón alguna utilidad, por lo que a velocidades normales, de unos 60 km/h el efecto aerodinámico es despreciable, pero sí a 100 km/h que es la

velocidad normal de carretera, básicamente por la velocidad del aire sobre la superficie del auto.

Ahora, en carretera, con un auto común, se nos produce un problema, incluso mayor a 120 km/h, el aire al ser canalizado a través de la carrocería, produce remolinos en la cola del vehíclo, ya que se junta la capa de aire superior con la inferior a distintas velocidades, produciendo un efecto negativo que tiende a levantar la cola del automóvil, que nosotros prácticamente no percibimos, pero que reduce la adherencia de las ruedas sobre el suelo, sobre todo en automóviles de tracción trasera, de esta manera, produciendo que el uso de combustible sea menos eficiente.

Foto: BMW AG

Aleta diseñada para el BMW M5

Por todas estas razones, la utilidad que nos debe prestar un alerón en un automóvil normal, simplemente es canalizar el aire para que el remolino se produzca más allá de la cola, anulando su efecto sobre la tracción del automóvil, y para esto el diseño de este elemento, debe ser simple, con un ángulo de inclinación mínimo para no producir carga aerodinámica, incluso en muchas oportunidades sólo es necesaria una pequeña aleta sobre el maletero.

La instalación de un alerón de grandes proporciones, con un ángulo pronunciado, agregará carga extra y hará que al motor le cueste mucho más conservar la velocidad en carretera, incluso si su instalación no es la apropiada y el ángulo es demasiado pronunciado, elea la probabilidad de que un accidente mortal se produzca, ya que el desprendimiento de estas piezas a velocidades importantes, los hace verdaderos cuchillos voladores.

La instalación de un alerón no diseñado para el vehículo puede afectar gravemente su estabilidad aerodinámica (ampliamente estudiada por los desarrolladores), los alerones de doble ala son absolutamente innecesarios, ya que estos logran efectos beneficiosos sólo a altas velocidades y en

situaciones de competición neta, sin ir más lejos, los automóviles de rally no los utilizan, e instalan versiones de ala simple para mantener la estabilidad y no agregar carga en exceso.

Por muy simple y pintoresco que parezca, los alerones tienen una función no menor, por lo que su instalación debe ser la apropiada y el diseño debe ser adecuado con el uso del vehículo.

Movimiento parabólico

Se denomina proyectil a cualquier objeto al que se comunica una velocidad inicial y luego sigue una trayectoria determinada por la fuerza gravitatoria que actua sobre el y por la fuerza de rozamiento con la atmosfera. Este comportamiento se aplica a una bala disparada por una escopeta, una bomba abandonada desde un avión o una pelota de futbol pateada.En el caso ideal que el rozamiento sea despreciable y para la trayectoria de corto alcance, la única fuerza que actua sobre el proyectiles el peso, considerado constante en magnitud y dirección. En virtud de la segunda Ley de Newton.

Esto es la componente horizontal de la aeleracion es nula y la vertical esta dirigida hacia abajo y es igual a la de un cuerpo en caída libre. Puesto que la aceleración nula significa velocidad constante, el movimiento puede considerarse como combinación de un movimiento horizontal uniforme y de otro vertical, uniformemente acelerado.

El vector velocidad es tangente a la trayectoria de modo que su dirección es la de una tangente en cada punto.Las coordenadas del proyectil en cualquier instante t se obtienen integrando las ecuaciones (1) y (2), determinándose las expresiones:

La ecuacion de la trayectoria del proyectil se obtiene al combinar las ecuaciones (3) y (4), eliminando t en ambas expresiones en la ecuación (4).

Tipos de Movimiento ParabólicoMovimiento de Media Parábola o Semiparabólico (lanzamiento horizontal)Se puede considerar como la composición de un avance horizontal rectilíneo uniforme y la caída libre.Movimiento Parabólico CompletoSe puede considerar como la composición de un avance horizontal rectilíneo uniforme y un lanzamiento vertical hacia arriba, que es un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado hacia abajo (MRUA) por la acción de la gravedad.En condiciones ideales de resistencia al avance nulo y campo gravitatorio uniforme, lo anterior implica que:

Un cuerpo que se deja caer libremente y otro que es lanzado horizontalmente desde la misma altura tardan lo mismo en llegar al suelo.

La independencia de la masa en la caída libre y el lanzamiento vertical es igual de válida en los movimientos parabólicos.

Un cuerpo lanzado verticalmente hacia arriba y otro parabólicamente completo que alcance la misma altura tarda lo mismo en caer.Ecuaciones del movimiento parabólicoHay dos ecuaciones que rigen el movimiento parabólico:

Será la que se utilice, excepto en los casos en los que deba tenerse en cuenta el ángulo de la velocidad inicial.Ecuación de la AceleraciónLa única aceleración que interviene en este movimiento es la de la gravedad, que corresponde a la ecuación:

que es vertical y hacia abajo.Ecuación de la VelocidadLa velocidad de un cuerpo que sigue una trayectoria parabólica se puede obtener integrando la siguiente ecuación:

Partiendo del valor de la aceleración de la gravedad, y de la definición de aceleración alcanzamos la solución de este modo:

Esta ecuación determina la velocidad del móvil en función del tiempo, la componente horizontal no varía, mientras que la componente vertical sí depende del tiempo y de la aceleración de la gravedad.Ecuación de la PosiciónPartiendo de la ecuación que establece la velocidad del móvil con relación al tiempo y de la definición de velocidad, la posición pude ser encontrada integrando la siguiente ecuación diferencial:

Partiendo del valor de la velocidad y de la definición de velocidad, calculamos el vector de posición así

ordenando términos:

LEYES DE NEWTONLos principios por los cuales se mueven el cohete fueron enunciados por Isaac Newton (1642-1777) en año 1687 o sea a fines del siglo XVII, en su obra llamada, principios matemáticos de la filosofía de la naturaleza

LEY DE LA INERCIA:

Un cuerpo permanece en estado de reposo o movimiento uniformemente rectilíneo si no se ve sometido por fuerzas que actúan sobre el modificando su estado.

VELOCIDAD DE ESCAPE O DE EXHAUSTACION

El cohete fundamentalmente de dos partes: propulsoras y estructural. La estructura es lo que permite al propulsante trasformar su energía química o atómica en fuerza aprovechable de empuje .

Normalmente esto se realiza partiendo de una cámara de combustión, aumentando la temperatura y presion, para luego proyectar los gases en una dirección y sentido. Asi pues, tras una reacción química salen de un embudo o tobera, con el mayor diámetro hacia el extremo, por la base del cohete las partículas de gas a gravedad velocidad que por el principio ya dicho producen un empuje de la misma magnitud, ocasionando el movimiento en sentido contrario.

EMPUJE

Siendo el empuje el resultado del impulso de reacción creando que mueve al cohete, se dice que la razón entre tal empue producido y el peso total o masa inicial del cohete viene dada por el cociente entre ambos y es una de la mas importante relacionanes qu defienden al cohete.

La magnitud del empuje depende de estas circunstancias, la relación existente entre la masa y tiempo de combustión de los postulantes por la velocidad de los gases expedidos por la tobera, o sea Kg de propulsaante inyectoras por segundo por la velocidad de exhaustacion.

El empuje es influido además por la razón que hay entre el peso total del cohete y la carga útil.

MATERIALES Y HERRAMIENTAS BÁSICAS

Materiales que se necesitan para construir un cohete

a) 2 botellas de PET (para bebidas gaseosas).b) Lámina de PVC (o cualquier lámina delgada de plástico flexible pero fuerte)

10cm. x 20cm.c) 1 Carpeta plástica, tamaño carta, aprox. 21,6cm. x 27,94cm. (A4)d) Plastilina o arcilla para moldear, aprox. 50g.e) bolsa plástica (para el cojín: bolsa de basura con capacidad para 45 litros)f) Cinta adhesiva de vinilog) Boquillah) Tijerasi) Cortadorj) Marcador permanentek) Lamina calibre 3/16l) Platina de 1’*3/16

Imágenes y procedimiento (para ver las pruebas grabadas por nosotros, favor observar el blog:

http://ingomarfisico.wordpress.com/proyecto/

Bombas de aire utilizadas para elevar el cohete

Bosquejo de la base utilizada (para garantizar inclinación sugerida de 45 grados)

Despiece de partes del cohete

Funcionamiento

1ª Fase: El llenado de "combustible"

El cohete va a funcionar utilizando como "combustible", un líquido que propulsará el cohete, en nuestro caso, agua utilizando el principio de acción y reacción.

En nuestras pruebas la cantidad óptima es alrededor de 1/3 de la capacidad de la botella, para cantidades mucho mayores,(más de la mitad) la botella despegará con gran parte de agua en su interior lo que hará que alcance una menor altura, en caso contrario, si se ha llenado con poca agua, se realiza un menor impulso inicial y también alcanzaremos menor altura, el llenado es pues, una fase importante, debemos, realizar distintas pruebas hasta determinar la cantidad de agua más adecuada.

2ª Fase: El taponado y puesta en marcha

Una vez cargada, tapamos nuestra botella con un tapón de goma, en el que previamente hemos introducido una aguja de inflador de balones o un canutillo de bolígrafo.

Esta es la fase más crítica, en la construcción de los cohetes de agua y de ella depende gran parte del éxito del vuelo, el tapón debe quedar lo más hermético posible, para que en el momento del inflado no pierda agua, además cuanto más apretado este más presión de aire soportará por tanto el impulso inicial y la altura alcanzada será mayor.

3ª Fase: El inflado y despegue

Después de taponar bien el cohete y conectar la goma del inflador colocamos, con ayuda de una plataforma, el cohete en posición vertical o inclinada en el caso de que queramos un vuelo parabólico y comenzamos a llenar la botella con ayuda del compresor de bicicleta ,debemos tener paciencia porque esta fase puede llevar varios minutos.

Al llenar el cohete de aire y comprimirlo estamos aumentando la presión en su interior, cuando la presión llega a un determinado valor el tapón salta y el liquido es desplazado contra el suelo , de esta forma se realiza una fuerza contra el mismo a la que según la tercera ley de Newton se le opone otra fuerza igual y en sentido contrario, esta fuerza es la que hace que los cohetes se eleven.

Por lo tanto podemos afirmar, como hemos dicho antes que la altura que toman los cohetes es directamente proporcional a la presión a la que son sometidos los cohetes; esto quiere decir que a mayor presión mayor altura.

La presión a la que podemos someter los cohetes esta relacionada con lo ajustado que este el tapón ,cuanto mas ajustado ,podremos introducir más aire ,y por lo tanto saldrá con mayor velocidad.

4ª Fase: El vuelo y aterrizaje

1. El agua sale hacia abajo impulsando los cohetes, y haciendo que estos salgan despedidos; en el momento en que salen su velocidad es máxima,. Como dato curioso es interesante reseñar que la velocidad a la que debe ir un cohete real para vencer el campo gravitatorio terrestre es de 11 km/s.

2. Debido al rozamiento con el aire, y sobre todo a su peso que los atrae hacia la tierra debido a la atracción gravitatoria, los cohetes tienen una deceleración de 9,8 m/s² que los va frenando hasta alcanzar una altura máxima en este momento su velocidad es 0 m/s.

TABLA DE DATOS

ANGULO PRESIONCANT AGUA

DESPLAZAMIENTO

90°10 bombazos 42ML 20m

45°5 bombazos 32ml 15m

30° 7bombazos 32ml 12m

20°6 bombazos 32ml 5m

10°6 bombazos 30ml 4m

CONCLUSIONES

- Con el desarrollo de este proyecto logramos aplicar las diferentes leyes de la termodinámica, de esta manera evidenciando cuál de estas no se cumplía. Claro está que esto se logró realizando las distintas series de pruebas.

- Algo que vale la pena revelar sobre el desarrollo de este proyecto, fue la integración que se manejó entre el grupo de compañeros y el profesor, de verdad que es gratificante esto, ya que nos sentíamos más seguros de la efectividad que iba a tener nuestro cohete.

- Logramos entender que no basta con hacer un trabajo con gran dedicación a la parte estética, es mucho más importante los factores que a este lo pueden convertir en realidad en el mejor.

- Pese a que no ganamos el concurso, durante las pruebas logramos lanzar el cohete a una misma distancia, un factor clave que se derivo de todos los lanzamientos (tanto en las pruebas como en el concurso) es de mantener una presión constante cuando se le inyecta aire al cohete, que esa fue la falla en el concurso, solo logramos un buen lanzamiento en los 3 que teníamos de oportunidad en la primera ronda.

- Se lograron importantes correcciones en la parte de los alerones, inicialmente se usaron alerones de carton paja los cuales eran muy grandes y poco resistentes, luego se elaboraron con el mismo material de las botellas y lograron ser mas resistentes y le lograron dar mejor aerodinámica.

Búsqueda bibliográfica

Física para las ciencias de la vida Alan Kromer- pags 18-55, 146-165

Física preuniversitaria. II Paul Tipler pags 67-157, 257-285