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cohete de agua de fisica para hacer de aua super powerr
Tipo: Apuntes
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Universidad Distrital Francisco José de Caldas [email protected] [email protected] Abstract — Este trabajo escrito se realizó con el fin de investigar el comportamiento y la funcionalidad de un cohete de agua construido con una botella y cartón paja para sus alerones. Fueron construidos varios prototipos diferentes para ver como cambiaba la altura que alcanzaba dependiendo de su alerón o el tamaño de la botella y por último se analizan los resultados y datos obtenidos. I. INTRODUCCIÓN Un cohete espacial es una máquina que, utilizando un motor de combustión, produce la energía cinética necesaria para la expansión de los gases, que son lanzados a través de un tubo propulsor (propulsión a reacción) esto quiere decir que su motor funciona mediante la 3ª ley de Newton, lo curioso es que en el cohete de agua el funcionamiento es muy similar y lo vamos a evidenciar. II. FUNDAMENTACION TEORICA DEL TEMA 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. Lanzamiento de un cohete de agua. Teoría 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. 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. 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 fluido dinámica. La ecuación final de su trayectoria es muy compleja y se resuelve numéricamente por medio de varios programas de simulación disponibles en internet. La estabilidad de vuelo del cohete estará condicionada por la posición del centro de masas y de la posición del centro de presión aerodinámica. El primero tiene que encontrarse siempre delante del segundo y a una distancia que se estima empíricamente como óptima cuando ambos están separados alrededor del doble del radio del cohete. Para distancias inferiores el vuelo puede resultar inestable. El centro de presión aerodinámica representa el punto en el cual se podrían concentrar de forma equivalente todas las fuerzas que frenan el movimiento del cohete debido a la resistencia del aire. El cálculo de su posición es muy complejo, pero gracias al trabajo de James Barrowman (publicado en 1966) se puede resolver usando un sistema de ecuaciones simplificado. Un método alternativo más fácil es encontrar el (baricentro) de una silueta de papel con la misma forma que la proyección lateral del cohete. Este punto es muy cercano al verdadero centro de presión aerodinámica. Además la posición del centro de presión aerodinámica se puede ajustar en cierta medida modificando la posición y dimensiones de los alerones. Esquema de las fuerzas en el interior de un cohete cargado. [ CITATION Wik20 \l 3082 ] [ CITATION Qui17 \l 3082 ] Hallazgos importantes
Para los prototipos se utilizaron botellas plásticas de diferentes tamaños y alerones los cuales fueron hechos con cartón paja.
de la botella 1er intento 2do intento 3er intento Quinto cohete Tamaño de la botella Capacidad Medidas de los alerones Medida del agua dentro de la botella Altura alcanzada Tiempo de vuelo 1er intento 2do intento 3er intento Sexto cohete Tamaño de la botella Capacidad Medidas de los alerones Medida del agua dentro de la botella Altura alcanzada Tiempo de vuelo 1er intento 2do intento 3er intento