PROYECTO COHETE HIDRÁULICO

GLORIA ALICIA TABARES PULGARIN

COD. 10824

JOSÉ EFRAÍN ROMERO VARGAS

COD. 11547

JUAN JOSÉ GARZON

COD. 11937

ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES ECCI

TECNOLOGIA DE GESTION DE PROCESO INDUSTRIALES.

FISICA TERMODINAMICA TERCER SEMESTRE (MN)

BOGOTA D.C.

2013

PROYECTO COHETE HIDRÁULICO

GLORIA ALICIA TABARES PULGARIN

CÓD. 10824

JOSÉ EFRAÍN ROMERO VARGAS.

CÓD. 11547

JUAN JOSÉ GARZÓN

CÓD. 11937

PROFESOR

JAVIER HUMBERTO BOBADILLA AHUMADA.

ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES ECCI

TECNOLOGIA DE GESTION DE PROCESO INDUSTRIALES.

FISICA TERMODINAMICA TERCER SEMESTRE. (MN)

BOGOTA D.C.

2013

Contenido

1 INTRODUCCION ......................................................................................... 4

2 OBJETIVOS PROYECTO. ........................................................................... 5

2.1 Objetivo general .................................................................................... 5

2.2 Objetivos Específicos ............................................................................ 5

3 MARCO TEORICO ...................................................................................... 6

4 DESARROLLO DEL PROYECTO. .............................................................. 8

4.1 Desarrollo del proyecto- paso a paso .................................................... 8

5 PRUEBAS DE LANZAMIENTO ................................................................. 12

6 PRESENTACION DEL COHETE. .............................................................. 13

7 CONCLUSION ........................................................................................... 14

8 BIBLIOGRAFIA. ......................................................................................... 15

1 INTRODUCCION

El siguiente trabajo está basado en un cohete que se impulsa por medio de una

propulsión que es generada por un mecanismo diseñado artesanalmente. Con

el fin de que la aceleración nos permita escapar de las fuerzas de atracción

gravitacional. Básicamente se trata de un cohete impulsado por la presión que

ejerce el aire en el agua. Este cohete se encuentra tapado con una válvula de

carro, adaptada de tal forma que cuando esté llena de agua le introducimos

aire por medio de una bomba de tal manera que cuando sea retirada dicha

bomba el cohete se va a impulsar hacia arriba obteniendo una dirección, la cual

determinaremos en las pruebas de lanzamiento En los ensayos podemos

colocar determinado por el profesor.

2 OBJETIVOS PROYECTO.

2.1 Objetivo general

Determinar y analizar el empuje, la presión y la fuerza ejercida por un fluido

mediante una carga represada. Con la cual podemos lograr la elevación de un

cohete hidráulico practicado en una botella plástica por medio de agua.

2.2 Objetivos Específicos

Elaborar procedimientos en base a las especificaciones de construcción,

el diseño de cohete y Ejecución las pruebas de lanzamiento.

Llevar a cabo una profundización en el tema de los fluidos en algunos

elementos y principios de la física.

Prepararnos en nuestras habilidades como ingenieros colocando en

práctica los temas sencillos pero a su vez importantes como lo es la

física.

Reconocer y aplicar los conceptos dados en el proyecto para colocarlos

en práctica en nuestra profesionalidad.

3 MARCO TEORICO

Un cohete de agua o un cohete de botella es un tipo de cohete de modelismo

que usa agua como propelente de reacción. La cámara de presión, motor del

cohete, es generalmente una botella de plástico. El agua es lanzada fuera por

un gas a presión, normalmente aire comprimido, lo que impulsa el cohete

según la 3ª ley de Newton.

El principio que explica la propulsión de un cohete de agua es la ley de la

conservación de la cantidad de movimiento, que es otra forma de llamar a la 3ª

ley de Newton o principio de acción-reacción. Este principio establece que en

ausencia de fuerzas externas la cantidad de movimiento de un sistema, p, que

es el producto de su masa por su velocidad, permanece constante o lo que es

lo mismo su derivada es igual a cero:

De esta ley, con los oportunos pasos matemáticos y sustituciones, se deriva la

ecuación del cohete de Tsiolskovski:

Donde v es la velocidad instantánea, v_u la velocidad de salida del fluido por la

boca, m_0 la masa total inicial y m la masa en cada momento.

La propulsión del cohete de agua puede esquematizarse como un sistema en

el cual se va a producir la expulsión hacia atrás de una parte de su masa (el

agua) lo que provocará un empuje que propulsará al resto del sistema hacia

delante (acción-reacción), compensándose la cantidad de movimiento total del

sistema. La energía mecánica necesaria para la expulsión de esta fracción de

masa se almacena en el sistema como energía potencial en forma de gas a

presión. Con la expulsión esta energía se irá convirtiendo en energía cinética,

las del movimiento del agua y el cohete.

La expansión del aire comprimido se produce relativamente deprisa, unos 0,2

s, lo que no permite un intercambio térmico, por lo que esta expansión puede

considerarse un proceso adiabático. Aplicando esta consideración se puede

derivar la fórmula que describe la fuerza teórica que sigue el agua al ser

expulsada (la ecuación de la tobera De Laval) que será de la misma intensidad

que la que empuja al cohete, quedando así:

Donde F es la fuerza de propulsión, r es el radio de la boca y P la diferencia de

presión entre el interior y el exterior.

Además en su movimiento el cohete estará sometido a la fuerza de la gravedad

y a la resistencia producida por la fricción con el aire que depende de las leyes

de la fluidodinámica.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE COHETES

El origen del cohete es probablemente oriental.

La primera noticia que se tiene de su uso es del año 1232, en la China y fue

introducido en Europa por los árabes. Durante los siglos XV y XVI fue utilizado

como arma incendiaria. Posteriormente, con la extensión de la artillería, el

cohete bélico desapareció hasta el siglo XIX, y fue utilizado nuevamente

durante las guerras napoleónicas. A finales del siglo XIX y principios del siglo

XX, aparecieron los primeros científicos que vieron el cohete como sistema

para propulsar vehículos aéreos espaciales tripulados, entre los cuales cabe

destacar al ruso Konstantin Ciolkovskij, al alemán Hermann Julius Oberth y al

estadounidense Robert Hutchings Goddard, y, más tarde a los rusos Sergej

Korolev y Valentin Gruchensko y al alemán Wernher von Braun.

Este último desarrolló durante la Segunda Guerra Mundial los cohetes V-1 y V-

2 (A-4 en la terminología alemana), que constituyeron el núcleo de las

investigaciones norte-americanas y soviéticas de la posguerra.

Si bien es cierto que, inicialmente se desarrollaron cohetes específicamente

destinados a usos militares, los programas espaciales que pusieron en marcha

soviéticos y estadounidenses, se basaron en cohetes diseñados con

finalidades propias de la astronáutica, entre los que hay que destacar, por parte

norte-americana, el Atlas, el Agena, el Thor 2, el Atlas-Centaur, la serie Delta,

los Titán y Saturno (entre los cuales el Saturno-V, que hizo posible el programa

Apollo), y, por parte soviética, los cohetes designados, por las letras A, B, C, D

y G (estos dos últimos tuvieron un papel equivalente a los Saturno norte-

americanos).

Otros países que han construido cohetes, en el marco de un programa espacial

propio, son Francia, Gran Bretaña (que lo abandonó), Japón, China, Brasil y la

India, así como el consorcio europeo que constituyó la Agencia Espacial

Europea (ESA), que ha construido y explotado el cohete lanzador Ariane.

4 DESARROLLO DEL PROYECTO.

Empezaremos por definir cada uno de los materiales para el desarrollo de la

construcción del cohete hidráulica, de acuerdo a lo investigado.

MATERIALES

2 botellas de 600 ml

Cinta transparente delgada

Tijeras

Bisturí

Regla

Cartón plástico

Tapa de botella “vive 100”

Silicona y pistola de silicona

Súper bonder

Al tener todos los materiales vamos a realizar el procedimiento para formar

nuestro cohete.

4.1 Desarrollo del proyecto- paso a paso

Vamos a realizar el corte superior de una botella para colocarla en la

segunda como lo podemos visualizar en las siguientes fotografías

Una vez realizado el corte se pega la botella con súper bonder en la

parte inferior de la botella en la segunda como lo vemos en la siguiente

foto.

Se utiliza una tapa de una botella de “vive 100” para la punta del cohete,

como se muestra en la figura.

Se tomaron dos láminas de cartón plástico para realizar los alerones los

cuales eran resistentes al agua y a los golpes fuertes.

se le pegan a la botella como se muestra en la figura

Evidencia del proceso de nuestro cohete

Se le coloca la válvula de referencia TR 415

Esta pieza juega una parte fundamental en la aplicación de nuestro proyecto

debido a su diseño permite el ingreso de aire y la retención del mismo,

5 PRUEBAS DE LANZAMIENTO

De acuerdo con la información recopilada a lo largo del semestre empezamos

a seguir las pautas para el inicio del lanzamiento. El procedimiento que

realizamos se describe a continuación;

Toma de distancia de lanzamiento referencia mitad de cancha de microfútbol.

Medición de cantidad de agua.

Toma de lectura de grado de inclinación.

Toma de lectura de pedalazos de presión aplicada a la botella.

Estos aspectos fueron importantes en la generación de nuestros lanzamientos

los cuales los describimos así;

lanzamiento 1 lanzamiento 2 lanzamiento 3

Grados 45º 45º 45º

bombasos 20 30 40

Agua 20mml 25mml 22mml

Dsitancia salio de cancha aprox. 17 m aprox. 14m

LANZAMIENTO COHETE

Durante los tres ensayos no pudimos llegar al punto deseado la presión y la

cantidad de agua juega una parte fundamental en este proceso.

6 PRESENTACION DEL COHETE.

Se realiza presentación del cohete el viernes 8 de noviembre, donde iniciamos

con dos ensayos que podemos concluir así:

lanzamiento 1 lanzamiento 2

Grados 30º 35º

Bombazos 9 15

Agua 20mml 25mml

Dsitancia aprox. 15 m aprox. 17 m

LANZAMIENTO COHETE

Posterior a esto se empieza el concurso para determinar el ganador.

Se realizan algunos ajustes en la inclinación de la base y finalmente en

nuestros lanzamientos obtuvimos los siguientes resultados:

lanzamiento 1 lanzamiento 2 lanzamiento 3

Grados 35º 35º 35º

bombazos 13 15 16

Agua 20mml 25mml 22mml

Puntos 100 100 30

LANZAMIENTO COHETE

7 CONCLUSION

En la realización del proyecto podemos concluir que la fabricación del cohete hidráulico el objetivo principal, es que vuele por medio de la presión y el agua, dependiendo del peso y su estructura; se realizó la medición exacta del agua para que al introducir el aire por medio de una bomba este cumpla un papel importante para llegar a la meta propuesta con respecto al desplazamiento.

Durante el desarrollo del proyecto pudimos evidenciar la aplicación de la física y los temas vistos en clase con el objetivo de realizar un análisis y cálculos con variables presentes en el medio ambiente que influyeron para la generación de un tiro parabólico.

8 BIBLIOGRAFIA.

La información la hemos sustraído de las siguientes páginas web y libro de

manual para hacer cohetes;

http://los-cohetes.8k.com/nocion/nocion.htm https://2mp.conae.gov.ar/descargas/Materiales%20/Cohetes_de_Agua-

Manual_del_Educador.pdf

http://youtu.be/a_N2l-GwS3A