Rubrica Proyecto

Universidad Aeronáutica en Querétaro

PROYECTO FINAL

Cohete de agua

Materia:

Mecánica de fluidos

Equipo:

Sánchez Montoya Erick Antonio

Tello Elías Luis David

Vega Rodríguez Iván de Jesús

Introducción:

En este proyecto, el cohete de propulsión de agua se puede aplicar los conceptos de acción, reacción en la cual aplicamos la tercera ley de NEWTON, teniendo en cuenta la presión, con elementos que se encuentran en nuestro entorno, algunos de estos son reciclables y con los cuales podemos hacer uso de la tecnología.

Cuando ponemos en práctica los conocimientos de la ley de NEWTON, usamos las bases científicas para la creación del cohete de agua, haciendo que este funcione de manera similar a un cohete verdadero simulando su propulsión, de manera que el experimento se comporte como una representación lo más parecida a lo que ocurre en la forma real, pero si no se tienen en cuenta estas bases se pueden presentar errores a la hora de que funcione el experimento.

Se explica cómo crear un cohete de propulsión de agua, no solo con el fin de aplicar los conceptos básicos estudiados si no de desarrollar las destrezas y habilidades que pueden ser fomentadas y aprovechadas al realizar esta clase de experimentos basados en las leyes físicas que rigen nuestro mundo que nos permiten comprender el funcionamiento de dicho cohete que se propulsa con agua.

Con la realización de este trabajo se pretender comprender las características científicas de la propulsión del agua, la compresión del aire y otros eventos de nuestra vida cotidiana, además de comprender las funciones del entorno que nos rodea

Objetivo:

Predecir y analizar la trayectoria y el desplazamiento que produce un cohete casero impulsado por agua mediante fórmulas y conceptos vistos en la clase de Mecánica de Fluidos.

Funcionamiento 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: Puesta en marcha

Una vez cargada, ponemos el cohete en posición en el lanzador.

Esta es la fase más crítica, en la construcción de los cohetes de agua y de ella depende gran parte del éxito del vuelo, 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

Debemos modificar la posición de la plataforma para que 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 quitamos el seguro del lanzador y el líquido 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.

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, de unos 20 m/s. 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 (25-100 m), en este momento su velocidad es 0 m/s.

Tercera ley del movimiento de Newton:

La tercera ley, también conocida como Principio de acción y reacción nos dice que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario.

El agua sale por la parte trasera y genera una fuerza que mueve hacia adelante el cohete, con la acción el agua que está siendo expulsado hacia atrás, la fuerza de reacción es conocida como “propulsión” o “empuje”. Por ello, este mecanismo de propulsión se denomina “propulsión a reacción”.

La fuerza es una magnitud física de carácter vectorial, es decir, no es suficiente decir cuánto vale, sino que hay que informar donde se aplica y hacia dónde se dirige. La fuerza de acción y reacción tienen el mismo valor, es decir, el mismo módulo pero sus vectores son opuestos, tienen la misma dirección y el mismo punto de apoyo, pero distinto sentido.

En un cohete de agua-aire presurizado o a presión, el propulsor es el agua lanzada a gran velocidad por el empuje del gas a presión. La masa de agua, acelerada produce la fuerza de acción, a la que se opone la fuerza de reacción,

Ley de la conservación del momento lineal:

Se denomina momento al producto de la masa de un cuerpo por la velocidad a la que se está desplazando.

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