ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALESFLUIDOS, ONDAS Y TERMODINAMICA-PROYECTO COHETES DE AGUA

DIEGO TRIANA ROJAS .3213 - ANDRES VELOZA .1395 - SEBASTIAN PORRAS.2185 -GRUPO.4DN

RESUMEN

Un cohete de agua es un tipo de modelo 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.Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el primero.  Con frecuencia se enuncia como "A cada acción siempre se opone una reacción igual".  En cualquier interacción hay un par de fuerzas de acción y reacción, cuya magnitud es igual y sus direcciones son opuestas. Las fuerzas se dan en pares, lo que significa que el par de fuerzas de acción y reacción forman una interacción entre dos objetos.

PALABRAS CLAVE: cohete, presión, 3ª ley de Newton

ABSTRACT

A water rocket is a type of model that uses water as propellant reaction. The pressure chamber rocket engine is generally a plastic bottle. The water is thrown out by a pressurized gas, usually compressed air, which propels the rocket according to Newton's 3rd law. Whenever an object exerts a force on a second object, the second object exerts a force of equal magnitude and opposite direction on the first. It is often stated as "Every action is always opposed an equal reaction." In any interaction there are a couple of action and reaction forces, whose magnitude is equal and their directions are opposite. Forces occur in pairs, which means that the torque reaction forces of action and forming an interaction between two objects.

KEYWORDS: rocket, pressure, Newton's 3rd law

OBJETIVOS GENERAL

Construir un cohete propulsado por agua, el cual debe recorrer una distancia de 14,75m, para de esta forma poder comprender la función de diferentes principios físicos tales como:

o Analizar la relación entre la teoría y la práctica ( principio de acción y reacción)o Primera, segunda y tercera ley de newton o Descubrir la presión y cantidad de agua exacta para dar en el punto indicado

por el profesor.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Poner en práctica la información obtenida durante la clase, adquiriendo la capacidad de la interpretación de los conceptos con mayor claridad

Poner en práctica el ingenio del estudiante, logrando su objetivo principal, adquiriendo capacidades para resolver problemas, experimentado un gran sentido de logro y satisfacción.

Realizar pruebas de campo donde sean tenidas en cuenta las variables antes mencionadas, un estudio previo de los materiales más indicados para obtener un mejor resultado y determinar las condiciones aerodinámicas óptimas.

Aplicar los conocimientos transmitidos por el profesor, para un buen desarrollo en el proyecto desde su etapa inicial “diseño” hasta su etapa final “ tiro y lanzamiento con precisión

FUNDAMENTOS TEORICOS

ANTECEDENTES DE LA COHETERIA HIDRAULICA

Los primeros registros que se tienen sobre la construcción de cohetes datan de los años 30´s cuando tuvieron presencia las Guerras Mundiales, y es de allí de donde vienen los primeros diseños realizados por Alemanes , Rusos y Norte Americanos . Ellos presentaron sus modelos en clubes de amantes a la cohetería. En ocasiones utilizaban combustibles sólidos, estos a su vez se quemaban gradualmente y el contenedor de combustible estaba presurizado para así aumentar la presión necesaria para hacer despegar nuestro coheteEn la década de 1960, el Japón importó cohetes de agua de juguete fabricados en Alemania y los Estados Unidos. A mediados de 1980 se realizaron competiciones de cohetes de agua en Escocia.Las botellas de polietileno tereftalato (PET) 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 aumentó rápidamente a medida que se difundían entre los consumidores. Posiblemente, el primer material impreso acerca de la construcción de cohetes de agua con botellas de PET apareció en la edición de agosto de 1983 de la revista estadounidense “MotherEarth News”.

EN COLOMBIA EXISTE UN EXCELENTE NIVEL EN COHETERÍA HIDRÁULICA.

Con la intención de enseñar a los estudiantes los principios aplicados en la exploración espacial, así como en situaciones cotidianas, se han diseñado talleres, exhibiciones y competencias de cohetería hidráulica. Estas actividades giran alrededor de la construcción de cohetes utilizando materiales reciclables como botellas de PET y cartón, que permita a los niños y jóvenes comprender estos principios mientras se divierten.

ACTIVIDADES DE COHETERÍA EN COLOMBIA

Desde el principio, ASTRONOMOVIL ha contado con el apoyo de entidades nacionales e internacionales, entre las cuales se destaca la agencia espacial japonesa JAXA, quienes han aportado material educativo, lanzaderas de cohetes y han patrocinado la participación de equipos colombianos en el evento de cohetería de Asia y el Pacífico APRSAF.La Comisión Colombiana de Cohetería y Astronáutica C3 organiza diversas actividades en planteles educativos y como parte de su programa de promoción de cohetería en Colombia. Además apoya a otras instituciones que desarrollan programas divulgativos similares. Algunas de las actividades desarrolladas han sido:Festival de Astronomía de Villa de Leyva (exhibición anual). Organizado por ASASAC.Celebración de los 40 años de la Conquista de la Luna, 2009 (taller/exhibición). Organizado por el Grupo de Astronomía Apolo en Barranquilla.Olimpiadas Colombianas de Astronomía OCA (Competencia anual). Organizadas por la Fundación Cosmos en Bogotá.Festival de la Luna en Chía (exhibición anual). Organizado por la Alcaldía de Chía.Aventura Espacial, Barranquilla 2009 (organización/concurso). Organizado por la Fundación Genius en Barranquilla.

PARTICIPACIONES COLOMBIANAS MÁS DESTACADAS EN COHETERÍA A NIVEL INTERNACIONAL.

Asia-Pacific Regional Space Agency Forum . En esta actividad Colombia ha sido representada en 3 oportunidades:•APRSAF-16 (Tailandia) en enero de 2010 por Alfonso Hiram Redondo (Barranquilla) y Kevin Darío Alfonso (Cartagena).•APRSAF-17 (Australia) en noviembre de 2010 por José Manuel Bautista (Bogotá) y Freddy Leyro (Barranquilla).•APRSAF-18 (Singapur) en diciembre de 2011 por Alfonso Hiram Redondo (Barranquilla) y María Paula Fuentes (Puerto Colombia).

MARCO TEORICO

A continuación mencionaremos las teorías que dieron fundamento a la creación de la cohetería.

Movimiento parabólico: el movimiento de parábola o mejor llamado movimiento horizontal, se puede definir como un avance horizontal, rectilíneo uniforme y de caída libre.

Primera ley de Newton: ley de newton o mejor conocido como ley de la inercia, la cual dice que si sobre un cuerpo no actúa ningún otro, este permanecería indefinidamente moviéndose en línea a velocidad constante, incluyendo el estado de reposo el cual lo podemos considerar como velocidad cero.

Segunda ley de Newton:la cual se establece siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, el segundo cuerpo ejerce una fuerza sobre el primero cuya magnitud es igual, pero en dirección contraria del primero. Es decir la segunda ley responde a la pregunta de lo que sucede en un objeto que tiene una fuerza diferente de cero actuando sobre él.

Tercera ley de newton: nos explica las fuerzas de acción y reacción, la cual la ejerce todos los cuerpos que entran en contacto con otro, un ejemplo un libro sobre una mesa ejerce una fuerza de acción sobre la mesa y la mesa una fuerza de reacción sobre el libro.

Ley de Boyle: La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante. Es decir El volumen es inversamente proporcional a la presión, si la presión aumenta, el volumen disminuye, si la presión disminuye, el volumen aumenta.

METODOLOGIA

Para la construcción de un cohete hidráulico hay que abastecerse de los siguientes materiales:

2 botellas pet 600ml de plástico Pasta de cartón o plástico Cinta Silicona caliente Fomi o papel tornasol Dependiendo como se quiera hacer la base de lanzamiento un respectivo

material en este caso madera Agua y una bomba para inyectar aire al mecanismo preferiblemente con

manómetro Tapón de caucho para mantener presión.

Después de tener los materiales se procede al respectivo ensamblaje y decoración de este, se toma una de las botellas y se recorta la cabeza para ser unida con la parte inferior de la botella número 2, luego con la pasta o cartón se realiza la parte del cohete que genera estabilización las aletas. Se unen con silicona a la botella en seguida y al gusto de cada quien se realiza una decoración para la distinción y originalidad del proyecto. El mecanismo que va a funcionar como motor es el sistema de presión que se debe construir al poner el tapón de caucho que funciona como válvula para que ingrese el aire, este tapón se debe ubicar en lugar de la tapa de la botella, antes debidamente el recipiente debe ser llenado con una cantidad de agua exacta para luego poner el tapón luego se procede a inyectar el aire y de esta manera sea expulsado el cohete.

ANALISIS DE RESULTADOS

Después de realizar nuestro primer lanzamiento lo primero que pensamos es ¿cómo ha podido la botella salir disparada? La respuesta la podemos encontramos, inicialmente en nuestra válvula la cual nos ha permitido acumular un cierta cantidad de aire dentro de la botella, de esta forma aumentando la cantidad de aire en el interior de la botella, hemos hecho que la presión interna del cohete aumentara de forma progresiva. El tapón finalmente, no ha podido soportar el empuje del aire del interior y ha salido disparado permitiendo que el agua saliera del mismo modo que salen los gases de un reactor.

Al igual que la Segunda ley de Newton las fuerzas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.

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.

Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba.

Este cohete espacial funciona mediante el principio de acción-reacción o tercera Ley de Newton. Al acelerar ejerce una gran fuerza sobre los gases, los que a su vez, ejercerán otra igual y contraria que lo hará despegar.

CONCLUCIONES

Después de aplicar las diferentes teorías en la práctica podemos comprender la importancia de estos fundamentos para poder llevar acabo los diferentes objetivos y de esta forma obtener los resultados esperados.

Realizando prácticas en campo podemos evidenciar y entender la importancia que cumple cada una de las teorías de la física utilizadas para la elaboración de cohetes de agua y el posterior lanzamiento.

El cohete debe tener una correcta distribución de su masa ya que de esta forma permite una estabilidad para poder obtener mayor precisión en los diferentes lanzamientos.

La medida correcta de las alas son de vital importancia pues son la estabilidad del cohete.

La cantidad de agua es importante para definir la distancia recorrida de después de la eyección del cohete, pues esta funciona como el diesel de tal.

La válvula de presión debe ser exactamente del tamaño de la boquilla de la botella para evitar filtraciones y puesto a esto los errores de calculo.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

http://4classes.blogspot.com/2010/03/cohete-de-agua-prof-manuel-brito.html https://2mp.conae.gov.ar/descargas/Materiales%20/Cohetes_de_Agua-

Manual_del_Educador.pdf http://www.ojocientifico.com/3639/el-cohete-de-agua-un-experimento-divertido http://revistas.udistrital.edu.co/ojs/index.php/revcie/article/view/966

ANEXOS

Como anteriormente lo evidenciamos realizamos el respectivo proceso de creación del cohete en el cual podemos realizar diferentes diseño e ingeniarnos las formas más adecuadas para que el cohete cumpla con las condiciones para llegar al punto exacto en el momento del lanzamiento parabólico.

Teniendo en cuenta la cantidad de presión suministrada con una bomba que tiene instalado un manómetro que nos permite medirla., la cual se aplica a la cantidad ya determinada de agua para que de esta forma nos permita llegar al punto indicado, teniendo en cuenta la forma como se haya creado el cohete y la inclinación de su base de lanzamiento.