MODELOS DE COHETES DE AGUA

Entre los diferentes tipos de cohetes hemos creído conveniente considerar cuatro modelos según sus características principales, cuatro según sus alas y cuatro según la nariz o punta:

1. Según forma y número de ALERONES de colaEl propósito de colocar aletas en un cohete es proporcionar estabilidad durante vuelo, es decir, para permitir que el cohete mantenga su orientación y trayectoria de vuelo prevista. Si un cohete fuera lanzado sin las aletas, pronto comenzaría a caer después de dejar la rampa de lanzamientos, debido a la manera que las fuerzas aerodinámicas y otras (tales como viento) actúan sobre el cohete, en lo referente a las fuerzas que son ejercidas sobre el cohete por el motor y por la gravedad.

VENTAJAS GENERALES: Un mejor direccionamiento del cohete se logra con el

agregado de las aletas traseras. Estas aletas pueden tener formas diversas, ser más o menos largas y variar en cantidad (3 o 4 es lo habitual).

Las aletas no tienen una función estética sino funcional y en este sentido es bueno buscar diversidad de formatos para ver el que mejor se adapta a cada modelo de cohete.

Si escogimos a las curvas de cartón paja para nuestro cohete le proporcionará a éste estabilidad en el aire.

DESVENTAJAS GENERALES:× Si elegimos un cartón duro (despreciando la forma de los alerones)

funcionará pero solo por un tiempo, siendo un mejor material el plástico que se usa en las carpetas de bolsillo o en las carpetas de tres anillas para lograr mayor RESISTENCIA.

× A pesar de que las alas curvas de cartón paja le proporcionaron estabilidad en el aire, son muy débiles y con el agua se dañan rápidamente por lo que se consideraría tratar con balsa.

× La altura que alcance el mismo, disminuirá, si tenemos muchas aletas, porque el cohete al tener mayor superficie, la resistencia del aire al paso del mismo será mayor a la de un cohete con menor superficie.

MODELOS DE FORMAS DE LOS ALERONES

A B C D

VENTAJAS

Alcanza regular altura

Estabiliza al cuerpo

Le da una mejor estética y

cierta ligereza al cohete

DESVENTAJAS

× × Depende mucho del material

que se use para hacerlas, sino

no se logrará para que

despeje el cohete.

× Al ser pequeñas

2. Según la NARIZ O PUNTA:

VENTAJAS DESVENTAJAS

CÓNICA

Los cohetes tienen una cámara explosiva

(los astronautas, los satélites o las ojivas

explosivas) y por lo general están ubicadas

en o cerca de la nariz cónica de los

cohetes. Por ejemplo, el módulo de

comando del Apolo, tenía forma cónica.

La nariz cónica también lleva un sistema de

guía que debe tener un cohete, que ayuda

a dirigir el cohete hacia su destino sin dejar

que se desvíe. Los sistemas de guía pueden

incluir computadoras a bordo, sensores,

radar, y un radio para proveerle de

información y controlar la ruta de vuelo

del cohete..

×

OJIVA

PARABOLICA

ELÍPTICA

Tipos de narices, según su forma Coeficiente de resistencia

(sin unidades)Cónicas 0,667Ojivales 0,446

Parabólicas 0,5Elípticas 0,333

MODELOS DE RAMPAS:

Nuestro primer modelo de rampa está construido básicamente de madera y como se podrá apreciar en las siguientes imágenes, consta de la unión de 4 listones de madera para la base o pie y sobre estos otros dos listones ubicados perpendicularmente a dos de los extremos más largos de la base.

En la parte superior con la ayuda de tornillos y aseguradores se le adhiere la parte graduable de nuestro lanzador que consta de otro pedazo de madera con un conector de una manguera de riego. Es ahí en donde se conectará nuestro tubo tanto a la botella como a la bomba de aire

Ventajas:

Económico Fácil de construir Estable

Desventajas:

× A pesar de ser materiales económicos no son fáciles de encontrar en tiendas comunes.

× Puede que al

Para generar una direccion en movimiento parabólico se debe crear una estructura que le genere una direccion, angulo y plataforma de lanzamiento como se muestra en la figura 3 la cual soporte la presión de salida del liquido contenido.

La plataforma de lanzamiento también puede tener diversidad de formas, siendo su función básica guiar al cohete en su lanzamiento y una precisión deseada.

Nosotros elegimos hacerlo con perfiles de aluminio como muestra la figura, pero estructuras semejantes pueden hacerse en madera.

TEMAS:

El cohete de agua se usa como ejemplo en los temas:

Fuerza y Movimiento: fuerza es

Movimiento en fluidos Momento de fuerza

Velocidades

PresiónEl peso (weight) es la fuerza generada por la atracción gravitacional de la Tierra. Depende de la masa, pero en este caso como no la conserva durante todo el vuelo consideraremos la masa total sólo en el primer momento y aplicada en el centro de gravedad (CG).

El empuje es la fuerza que impulsa hacia arriba y genera el movimiento principal del cohete. Se genera por la salida de masa desde un extremo a alta velocidad cumpliendo el principio de acción y reacción. La sustentación aerodinámica (lift) se produce por la acción de las superficies de sustentación cuando el cohete se desplaza.

La resistencia aerodinámica (drag) es generada por el rozamiento del cuerpo del cohete con el aire, y se opone al movimiento vertical.

PRIMERA LEY DE NEWTON

Durante el despegue del cohete es aplicada la primera Ley de Newton que menciona lo siguiente:

-En ausencia de fuerzas opuestas, si ninguna fuerza actúa sobre un objeto en reposo o moviéndose a una velocidad constante, este continúa haciéndolo de manera continua

-En ausencia de fuerzas opuestas, si una fuerza actúa sobre un objeto en movimiento o moviéndose a velocidad constante, este se acelera en la dirección de la fuerza. -La aceleración de tal objeto está limitada por su propia resistencia al movimiento, a lo cual Newton le llamó inercia. -Si la resistencia al aire puede ser ignorada, un objeto ligero cae tan rápido con uno del doble de peso. Newton propuso que la razón era que aunque la fuerza de gravedad sobre el objeto más pesado (su peso) era el doble de grande, también lo era su inercia.

En términos actuales, podemos decir que ambos, peso e inercia son proporcionales a la masa del objeto, o sea, la cantidad de materia que contiene.

La Segunda Ley de Newton

De acuerdo a la segunda ley de Newton, la aceleración de un objeto es proporcional a la fuerza F actuando sobre ella e inversamente proporcional a su masa m. Expresando F en newton obtenemos a--para cualquier aceleración, no solamente para la caída libre.

El hecho que la aceleración se incremente al irse quemando el combustible (en nuestro caso es el agua) es particularmente importante y si lo llevamos a la realidad es mucho más importante durante los vuelos espaciales tripulados, cuando la carga incluye a astronautas vivientes.

Tercera ley de Newton.

Muchos de los cohetes actuales obtienen su empuje de reacciones químicas (motor de combustión interna). Un motor cohete químico puede usar propelente sólido, líquido o una mezcla de ambos. En nuestro caso la reacción química se inicia entre el combustible (agua) y el oxidante en la cámara de combustión, y el resultado son los gases calientes que se aceleran a través de una tobera (o toberas) en la parte final del cohete. La aceleración de estos gases a través del esfuerzo del motor (empuje) en la cámara de combustión y en la tobera, haciendo que el vehículo se mueva (de acuerdo con la tercera Ley de Newton, que se puede enunciar formalmente así: "Las fuerzas siempre ocurren en pares. Si el objeto A ejerce una fuerza F sobre el objeto B, entonces el objeto B ejerce una fuerza igual y opuesta -F sobre el objeto A" o en forma común: "Cada acción tiene una reacción igual y opuesta").

COHETE ESCOGIDO

Razones de la forma de nuestro cohete:

Nariz de forma cónica corta la resistencia del aire:

El aire tiene masa y, mientras más denso sea (particularmente cerca de la superficie terrestre), más resistencia ofrecerá a los objetos que intenten desplazarse a través de él. Los cohetes deben ser aerodinámicos (con formas elongadas y elípticas) para minimizar la cantidad de fricción que encuentren a medida que viajan a través del aire. Es por este motivo hemos creido conveniente usar esta forma en la punta de nuestro cohete.