INTRODUCION

La física tiene muchas aplicaciones y una de ellas las usaremos con nuestro cohete polucionado con agua a presión, como por ejemplo el principio de pascal, una de las leyes de newton. Para ser exactos la tercera ley.

Estos principios serán tenidos en cuenta para nuestro lanzamiento después de nuestro cohete.

ANTECEDENTES

Para empezar un cohete es un cilindro, con una de las entradas selladas con forma aerodinámica para un mejor vuelo, y en el interior un tipo de sustancia que sirva como combustión que permita su propulsión.

Su origen está relacionado con el invento de la pólvora por los antiguos chinos, alquimistas y sus diferentes tipos de inventos de armas derivando el desarrollo de los cohetes (huopao).

EPOCA

CONCEPTO

Entre los siglos

X, y XIII

Los mongoles y árabes llevaron a occidente el principal componente de los primeros cohetes.

Los europeos inventan pistolas, cañones hasta llegar a los cohetes bélicos de 6m de vuelo

Siglo XIX

Empieza el verdadero inicio de la cohetería con el profesor matemática y físico ruso konstantin Eduardo vith Tsiolkovsky.

Haciendo un análisis de gran parte de los aspectos técnicos de vuelo espacial

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El norteamericano Robert Goddard, estudio sobre la dinámica de los cohetes y propuso la idea de fabricar cohetes de combustible líquido marcando el inicio de largos experimentos hasta ser implementados en la segunda guerra mundial.

1960

Importó cohetes de agua de juguete fabricados en Alemania y los Estados Unidos. A mediados de 1960.

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Werher Von Braun, prusiano construyo varios modelos para los aviones.

1974

En los Estados Unidos fueron empleados por primera vez la botella de material PET para la fabricación de cohetes de agua.

1980

Se realizaron competiciones de cohetes de agua en Escocia.

1983

Surge la idea de fabricar cohetes impulsados por aire a presión, como proyecto fin de carrera en una universidad de EEUU. Desde entonces, el prototipo de cohete propulsado con agua ha ido ganando popularidad hasta ser usado por la NASA en busca de nuevos talentos por colegios americanos.

OBJETIVOS GENERALES

- Explicar la propulsión de un cohete de agua de una manera didáctica.

Como la ley de la conservación de la cantidad de movimiento es otra forma de llamar a la tercera ley de Newton

- Construir un prototipo de cohete con botellas PET 600 ml, para observar como la presión de agua-aire propulsiona dicho prototipo en condiciones Bogotá

- Lograr hallar la relación adecuada de la cantidad agua- aire para lograr llegar a la distancia del objetivo a ensayo y error.

· Entender la 3ª Ley de Newton (Principio de acción y reacción).

· Identificar conceptos físicos tales como la fuerza de la gravedad y el rozamiento.

· Distinguir los diferentes tipos de movimiento que tienen lugar durante el vuelo del cohete (aceleración constante y variable).

· Valorar el efecto de los elementos del cohete que le confieren las características más favorables para el vuelo (estabilidad y aerodinámica).

· Concientizarse de la necesidad de precisión en la toma de datos para obtener resultados fiables.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Lo que buscamos con el prototipo de cohete (generalmente se usa una botella 600 ml PET ).que usa agua líquida como propulsor es ver como la tercera ley de newton actúa cuando impulsa el cohete por acción del agua que es lanzada fuera del PET Por reaccion del aire que fue introducido al interior del PET quedando como aire comprimido.

Diseñar y crear el prototipo de un cohete utilizando materiales de bajo costo, y que sean de fácil acceso o reciclables.

Empezar  con una cantidad de 100 ml de agua e ir incrementando su cantidad de 50 ml hasta encontrar el punto exacto de correlación de agua-aire a presión. Para optimizar la propulsión y llegar al objetivo exacto para así ganar la competencia.

MARCO TEORICO

Un cohete de agua o un cohete hidráulico es un tipo de cohete de modelismo que usa agua como proponente 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

Uno de los principios físicos por lo cual se mueve el cohete es la tercera ley de newton, acción y reacción esto significa que a toda acción hay una reacción de igual magnitud y de sentido contrario siendo el mejor principio que explica el funcionamiento del cohete.

El cohete es un prototipo que funciona por desplazamiento a reacción. trazando una ruta o trayectoria con curvas elípticas, parabólicas o hiperbólicas.

Normalmente lo que causa la propulsión del cohete es transformar su energía química en fuerza de empuje. Esto ocurre en la cámara de combustión, que aumenta la temperatura y presión convirtiéndose en gas que se proyectan con una dirección y un sentido. Esto ocurre en los cohetes tradicionales que funcionan con altas temperaturas pero el cohete que fabricamos no tiene cámara de combustión se remplaza por el aire comprimido que funcionara igual su propulsión, pero a menor escala.

Saliendo de la tobera o embudo, con el mayor diámetro hacia el extremo, por la base del cohete, las partículas de agua expulsadas a gran velocidad producen la propulsión del cohete describiendo el principio anteriormente mencionado, ya que crean una fuerza de empuje de igual magnitud, creando el movimiento en el sentido contrario al de la salida de escape.

La fuerza de empuje es la reacción en de la contra posición al escape de gases por la tobera.

CONSTRUCCION DE UN COHETE

MATERIALES:

1. Dos botella de gaseosa PET de 600 ml

2. Cartón de unos 50 cm x 50 cm

3. Cinta de enmascarar

4. Válvula de llanta referencia TR415

5. Bisturí

COMO SE ELABORO EL PROTOTIPO DE COHETE

Con los materiales ya listos, tomamos una de las 2 botellas PET 600 ml. y hacemos un corte horizontal que atraviese aproximadamente a la altura de la mitad del cuerpo de la botella.

Luego se une con la otra botella y se asegura con cinta quedando una estructura con dos picos de botellas como lo muestra la siguiente imagen.

Después pasamos a diseñar los alerones o aletas ya diseñados se crean con cartón reforzado de papel contac para una mayor resistencia y lograr una impermeabilidad casi perfecta. Creados los tres alerones o alas se ubican en el dorso de la estructura tratando de ubicarlos a una distancia igual con respecto al anterior alerón. Se observa que todo esté bien ubicado teniendo en cuenta que sus alerones y su punta deben estar alineados para lograr un buen diseño aerodinámico, si están correctamente se pasa hacer las guías para ser pintado.

LANZAMIENTO DEL COHETE

En el lanzamiento del cohete ya construido se observó que existen variables que afectaban el vuelo y la precisión de nuestro objetivo. Así que para poder controlarlas y llegar al objetivo establecido hay que realizar más de un lanzamiento de prueba para disminuir las probabilidades de error.

HERRAMIENTAS

Las herramientas y equipo necesarios para el lanzamiento son:

-Base de lanzamiento

-Bomba de aire con manómetro.

-Recipiente con agua de 2.5 litros como reserva

LUGAR DE LANZAMIENTO

El lugar escogido por el profesor J. Bobadilla fue en el parque de santa marta en condiciones de altura a Bogotá y cumplió con los requisitos óptimos para un lanzamiento como:

-La superficie fue plana

-Sin obstáculos y que no afectara a nadie siendo seguro para peatones, vehículos y las ventanas de las casas vecinas.

-El lugar fue óptimo para la recuperación de nuestro cohete después del lanzamiento.

La cancha seleccionada se convirtió en una pista de competencia para cohetería donde demarcada con ciertos puntajes se tenía tres lanzamientos y se debía realizar el mayor puntaje para pasar a la siguiente ronda como minino 90 puntos.

DATOS OBTENIDOS

Como no teníamos como tomar la presión de aire inyectado a nuestro cohete la medida que tomamos fue inyectar aire hasta que la válvula tr-415 salga por la presión aproximadamente a 40 atm.

En la siguiente tabla se toma en cuenta los siguientes valores como Angulo de la base de lanzamiento y cantidad de agua.

Numero de Lanzamiento

VOLUMEN de agua

Angulo de lanzamiento

Distancia alcanzada

Puntos obtenidos

Prueba 1

100 ml

40°

13.2m

30

Prueba 2

+50 ml

40°

13.5m

60

Prueba 3

+50 ml

40°

14.2 m

100

ANALISIS DE LA TABLA

La tabla nos muestra que para ganar la competencia debemos usar 200 ml de agua con un angulo de 40° e inyectarle aire hasta que la valvula TR-415 salga por la presión

CONCLUSIONES

Cuando mayor es la aceleración mayor el empuje

- La estabilidad del cohete está relacionada con su centro de gravedad y el centro aerodinámico.

- A mayor agua, se necesitara mayor aceleración del cohete.

- Los alerones del cohete son los encargados de orientar la dirección. Por esta razón entre más grandes sean estos mayor será la estabilidad del vuelo de nuestro cohete.

- Entre más aire se le inyecte dentro de la botella por medio de la válvula, aumentara la fuerza y la velocidad de expulsión del agua del cohete.

En cuanto a la competencia podemos deducir que aunque usamos los datos arrojados por la tabla anterior mente mencionada no logramos pasar a la siguiente ronda y se muestra el resultado de la competencia en la siguiente tabla

Numero de Lanzamiento

VOLUMEN de agua

Angulo de lanzamiento

Distancia alcanzada

Puntos obtenidos

Prueba 1

200 ml

40°

12 m

30

Prueba 2

200 ml

40°

13.3 m

30

Prueba 3

200 ml

40°

14.7 m

0

No pasamos a la siguiente ronda ya que las reglas de la competencia eran:

1. Tres lanzamientos y que sumen mas de 90 puntos para pasar a la siguiente ronda

2. En la ronda 2 son dos lazamientos y gana el de mayor puntaje.

Como se puede observar en los resultados de la competencia en la primera ronda solo sumamos 60 puntos lo que no nos permitio avana a la final

BIBLIOGRAFIA

https://books.google.es/books?id=KFEvYPsc5IMC&pg=PA208&dq=cohete+de+agua&hl=es&sa=X&ei=g2RzUa7OIo-u8AT_kIDYDw#v=onepage&q=cohete%20de%20agua&f=true

http://www.muyhistoria.es/contemporanea/articulo/10-hitos-clave-en-la-historia-de-los-cohetes

http://cohetehidarulico.blogspot.com/

http://es.wikipedia.org/wiki/Cohete_de_agua

http://www.muyinteresante.es/historia/articulo/10-hitos-clave-en-la-historia-de-los-coheteshttp://books.google.com.co/books?

http://es.slideshare.net/WILLIAMRS/proyecto-cohete-hidraulico

http://es.slideshare.net/fisicatermodinamica2013/cohete-a-propulsin-a-chorro

http://es.slideshare.net/kenymotobiker/proyecto-de-cohetera-hidrulica?related=9