Este documento presenta el proyecto de investigación de un grupo de estudiantes sobre la construcción de cohetes de agua. El objetivo principal es fabricar tres cohetes que tengan una trayectoria parabólica precisa, incluyan un sistema de paracaídas y generen dos etapas de ignición. La metodología incluye varias pruebas modificando variables como el volumen de agua, la presión del aire y midiendo la distancia alcanzada. Los resultados muestran que la distancia recorrida es directamente proporcional al volumen

1. Cohete a reacción, precisión y con dispositivo de paracaídas.
Integrantes: Carlos Mauricio Becerra Hoyos.
Juan Daniel Pacheco Mejia.
Luis Salcedo.
Luis Sierra.
Lic en Física Humberto Mosquera Vargas
Fundación Educativa de Montelíbano.
Departamento de ciencias, física.
Montelíbano-Córdoba.
2015

2. Tabla de Contenidos
Capítulo I Problema
1.1. Título descriptivo del proyecto
1.2. Formulación del problema
1.3. Objetivos de la investigación
1.4. Justificación
1.5. Limitaciones
Capítulo II Marco de referencia
2.1. Fundamento teórico
2.1.1 Fundamentos generales.
2.1.2 Fundamentos cohete de precisión
2.1.3 Fundamentos cohete a reacción.
2. 2. Identificación de las variables.
Capítulo III Metodología
3.1. Diseño de técnicas de recolección de información
3.2. Técnicas de análisis
3.2.1 volumen/distancia
3.2.2 Presión/distancia
Capítulo IV Aspectos administrativos
4.1. Recursos humanos
4.2. Presupuesto.
v Diseños.
5.1 Cohete precisión
5.2 Paracaídas.
5.3 Mecanismo de doble ignición
5.4 Base y sistema de gatillo.
Referencias
I.- EL PROBLEMA.
1.1. Título descriptivo del proyecto

3. Cohete a reacción, de precisión y con dispositivo de paracaídas.
1. 2. Formulación del problema
El proyecto de los cohetes ha sido una constante dentro de las actividades
últimas de cada promoción, este año, 2015, el reto consiste en fabricar tres
cohetes que tendrán diferentes objetivos: Lanzar un tiro parabólico en un lugar
aleatorio, incluir un sistema de paracaídas y hacer una doble ignición.
1. 3. Objetivos de la investigación
Se fundamenta en tres retos grandes, el primero impactar en un punto aleatorio
durante la competencia (tiro parabólico); El segundo hacer que estos cohetes
generan dos etapas de ignición: una durante el despegue y otra en la trayectoria
de su curso; Y el tercero incluir un sistema de paracaídas que retrase su caída.
1. 4. Justificación
El cohete se realizará como un medio para aplicar los conceptos de mecánica
clásica aprendidos hasta la fecha en las clases de física.
Limitaciones.
Se emplea tiempo extra aparte del tiempo brindado en las clases de física,
además se debe tener en cuenta el presupuesto y gastos imprevistos.
Cuando se realizan las modificaciones a la botella, se realiza una abertura en
una de 3L para poder adecuar su parte inferior a la punta de la botella inicial para
que esta quede con una forma cuadrada y se pueda sostener sola. Cuando se
hace el hueco este queda muy ancho y no da soporte al cohete. El problema se
corrige cortando la mitad de una botella extra y ubicándola en la parte que se
quiere estabilizar, dejando la parte inferior del cohete en forma de un cilindro sin
una tapa.
No funcionó en la prueba del 24 de Septiembre debido al mal estado del
sistema de disparo el cual tenía a una fuga de aire, mal posicionamiento de la
válvula y la mala adecuación de las abrazaderas que tenían la función de sostener
al empaque que se encarga de ejercer presión y sostener la botella, cabe agregar
además de que a la fecha aún no se adhirió ésta a la base de prueba, la cual no
poseía el sostenimiento adecuado para la ubicación del ángulo.

4. Debido a la falta de consenso dentro de los integrantes del grupo, se realizaron
varios cambios innecesarios en la estructura de la base que tenía como función la
inyección de gas a presión. En la prueba del 13 de noviembre la estructura no
sirvió debido a que presentó problemas en las válvulas, las cuales les falló el
gusanillo, así mismo se tuvo problema con el diámetro del tubo ya que este no
permitía la salida ágil del proyectil. Se destaca el mecanismo de disparo que
funciona bajo el principio de obstrucción, cuando este se retira el proyectil se
libera.
Se encontró que el diámetro tanto de los tubos de pvc como de las aberturas
de las botellas no tienen las mismas características, en algunas ocasiones las
botellas entraban con dificultad y el coeficiente de rozamiento entre la botella y el
tubo era demasiado alto, lo que provocaba mayor fricción entre las superficies y
por lo tanto un retraso en la velocidad inicial del cohete. Para resolver este
problema se tuvo que reemplazar el tubo de pvc por un tubo de cobre para que la
salida del cohete fuese ágil.
Para el sistema de gatillo, era necesario adecuar varios tubos de diferentes
tamaños organizados de menor a mayor para luego hacer dos perforaciones que
permitieran la entrada de dos filamentos de metal que obstruyen la salida del
cohete, cuando estos se retiran el cohete se liberaba. Sin embargo, muchos de
estos tubos tuvieron que ser improvisados a veces hasta de otro material
diferente, esto provocaba filtros de agua y aire, además de un mal
posicionamiento de los filamentos de metal, como solución se hizo una pieza
enteriza en cobre.
Para el cohete a doble ignición se necesitan materiales que no se encontraban
en la ciudad, se tuvo que hacer un viaje para poder conseguirlos.
II.-MARCO DE REFERENCIA
2. 1. Fundamento teórico
2.1.1 Fundamentos generales
El principio de funcionamiento es muy sencillo, funciona por el principio de
acción - reacción debido al aire introducido en la botella.

5. La propulsión del cohete de agua puede va a producir la expulsión hacia
atrás de una parte de su masa (el agua) lo que provocará un empuje que propulsó
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.
2.1.2 Fundamentos cohete precisión.
El principio básico que rige cualquier lanzamiento de cohetes, sea cual sea su
medio de propulsión, es la 3ª ley de Newton, conocida también como Principio de
acción-reacción: Cualquier acción aplicada sobre un cuerpo provoca una reacción
sobre el mismo cuerpo, de igual magnitud y opuesta a la primera
acción Además de este principio básico, para entender completamente cómo se
mueve el cohete hay que tener en cuenta otros elementos que intervienen en el
proceso: En primer lugar, la fuerza de la gravedad empuja al cohete hacia abajo.
Como es sabido, esta fuerza es mayor cuanta más masa tiene el cohete.
En segundo lugar, el rozamiento del aire hace que el cohete no alcance la
velocidad teórica que debería alcanzar por las fuerzas que se producen en él.
Cuanto más rápido se mueva el cohete, mayor será el rozamiento del aire.
Además, el rozamiento del aire depende de la forma del cohete y de varios
factores más (densidad del aire, posición del cohete mientras sube...)
Todos estos factores son los que determinan cómo se mueve el cohete en cada
momento. Hay que tener presente que se trata de un movimiento complicado,
porque: La masa del cohete cambia a medida que sube, porque pierde agua.
El rozamiento del aire también cambia, porque la velocidad varía.
La energía necesaria para proporcionar la acción que impulsará al cohete se
almacena en el propelente. En los cohetes de agua, el propelente es el aire, que
almacena la energía en forma de presión. Esta energía es transmitida al
combustible, que es el agua. En este caso, no puede hablarse propiamente de
combustible, porque no hay ninguna reacción química de combustión. Sin
embargo, le damos ese nombre por analogía. El agua recibe la presión del aire y
es empujada hacia el pico de la botella. La diferencia en las secciones del motor y
el pico de a botella produce una enorme aceleración en la salida del agua, y por
ello el empuje es muy grande.
El cohete, cuando está a punto de ser lanzado, tiene una energía almacenada
en su interior en forma de aire a presión. La presión elevada del aire empuja a

6. todas las superficies con las que está en contacto, incluida la del agua, con una
fuerza que es igual a la presión por la superficie. Cuando el pico de la botella se
abre y el agua empieza a salir, la fuerza responsable de que el agua salga es
sobre todo la debida a la presión interna del aire: El aire empuja al agua hacia
fuera, y como la superficie superior del agua es mucho mayor que la inferior, la
velocidad que adquiere el agua al salir es muy grande. Por tanto, lo que sucede en
el interior del cohete es una conversión de energía: El aire contiene una energía
(presión) que se traslada al agua y se convierte en energía cinética (movimiento).
La forma de la botella permite que la conversión de energía sea muy eficiente (es
decir, que la presión provoque una velocidad muy grande en el agua que sale del
cohete).
Según la 3ª ley de Newton, la reacción se produce sobre el mismo cuerpo que
realiza la acción. En el caso del cohete, es él mismo quien realiza la acción (la
conversión de energía), y por tanto la reacción se aplica también sobre él. Como la
reacción es de igual magnitud y sentido contrario, cuanto mayor sea el valor de la
velocidad de salida del agua mayor será la velocidad de reacción del cohete.
2.1.4 Fundamentos cohete a reacción.
Componentes
El funcionamiento del conector rápido Gardena
se invierte en este diseño, ya que es la parte
interior del conector rápido que se mueve en
lugar del collar. El muelle se desplaza desde la
parte interior del cuello y se coloca en el exterior
para forzar el conector rápido abierto.
El cuerpo del servidor de ensayo está hecho de
una sección de FTC que está unido
permanentemente a la de refuerzo. El cuerpo
también está permanentemente conectado al
collar a través de una segunda pieza de FTC.
El tubo flexible permite que la parte interior del
mecanismo de Gardena de moverse libremente
en relación con el refuerzo.

7. Cargando El Sustentador
Cuando la boquilla del sustentador se coloca en
el servidor de ensayo, el peso del sustentador
obliga a la parte interior del conector rápido
hacia abajo en la posición de bloqueo de la
boquilla de agarre sustentador.El bloqueo de la
boquilla es puramente logra en peso y es
independiente de la presión interna.
Mientras que el cohete está en la plataforma de
la tierra proporciona una fuerza de oposición
para mantener el mecanismo de bloqueo.
Presurización
Presurización del servomotor permite que el aire
fluya a través del tubo transparente en el
sustentador, con la válvula de no retorno en el
conector rápido Gardena evitando que el agua y
el aire fluya de nuevo en el refuerzo. Dado que
el servidor de ensayo mecanismo de bloqueo es
independiente de la presión, la presurización del
refuerzo no causa el sustentador de volar fuera.
El tubo transparente es auto sellado. Como la
presión se acumula en el refuerzo y sustentador,
se presiona el tubo Transparente contra los
agujeros, ya que se amplió en las puntas de
lápiz
insertados.
Lanzamiento
Cuando el cohete lanza aceleración y
peso continúa para mantener el
mecanismo de abajo y bloqueado.
Durante la aceleración del sustentador
está soportado por el cuerpo FTC, como la

8. parte interna del conector rápido se apoya contra la parte superior de la misma. La
parte inferior del cuerpo de FTC se apoya contra la brida de la botella de refuerzo.
Puesta en escena
A medida que el refuerzo se queda sin empuje
las únicas fuerzas que actúan sobre el
mecanismo de puesta en escena son la fuerza
del muelle de servidor de ensayo y la resistencia
del aire. Desde el sustentador y de refuerzo son
esencialmente en caída libre con relación a otra,
el resorte es libre para empujar las dos etapas de
separación. Como lo hace, sino que también abre
la boquilla del sustentador y la presión dentro del
sustentador ayuda a empujar las dos etapas
separadas lograr puesta en escena.
2. 2. Identificación de las variables.
Para el lanzamiento del cohete se debe tener en cuenta la cantidad de agua
suministrada, así mismo la cantidad de presión, y el ángulo. Además considerar la
condición de la estructura de la base y aspectos como fugas de aire, de agua y
estabilización. Tener en cuenta la condición climática así como la resistencia del
aire al momento de hacer pruebas.
III.-METODOLOGÍA.
3.1. Diseño de técnicas de recolección de información:
Para efectos de estudio se tomaron en cuenta tres variables: Volumen de agua,
presión de aire y distancia recorrida. Y se analizó así: Se mantuvo el cohete bajo
condiciones iso volumétricas variando únicamente la presión de aire y anotando la
cantidad de distancia recorrida en cada variación de la presión; Así mismo también
se mantuvo el cohete bajo condiciones isobáricas variando únicamente la cantidad
de volumen de agua suministrado y anotando la cantidad de distancia recorrida en
cada variación del volumen.

9. 3.3 Técnicas de análisis
Con motivos de estudio se hicieron varias pruebas con dos caracteristicas. Una
en un sistema isobárico, y la otra en un sistema isovolumetrico. Los resultados a
continuación.:
3.2.1 Volumen/distancia
El cohete fue lanzado bajo condiciones isobáricas variando la cantidad de
volumen de agua y anotando la cantidad de distancia recorrida.
volumen presión distancia
0,55 L 51 LB 82,2 M
0,75 L 51 LB 82,3 M
1 L 51 LB 85 M
Se hicieron tres lanzamientos inmersos a un sistema isobárico, se varío el
volumen y se encontró que el volumen y la distancia horizontal recorrida por el
cohete hidráulico son proporcionales.
3.2.3 Presión/distancia.
El cohete fue lanzado bajo condiciones iso volumétricas variando la cantidad de
presión y anotando la cantidad de distancia recorrida.
volumen presion distancia

10. 1 L 15 LB 16 M
1 L 50 LB 53,4 M
1 L 60 LB 74,7 M
Se
hicieron tres lanzamientos en condiciones iso volumétricas donde se mantuvo el
volumen constante de 1 lt y se varió la cantidad de presión se puede afirmar que
estas dos variables son proporcionales, es decir que cuando aumenta la presión
así mismo la distancia horizontal recorrida.
IV.-ASPECTOS ADMINISTRATIVOS.
Titulo 4.1 Recursos Humanos
Para la realización y posterior concretación del proyecto que tiene como
objetivo la creación de un cohete hidráulico, se contará con el apoyo de cuatro
estudiantes de física de undécimo grado previamente conformados a voluntad de
estos mismos.
En dicho equipo de trabajo no hay una subdivisión específica que limite a cierta
parte de los integrantes del grupo a desarrollar una tarea en especial. Sino que
cada miembro trabajará en el desarrollo de los elementos necesarios para hacer
que el cohete funcione (estructura del cohete, base, planos, etc).

11. Y cada uno se rotará de tal manera que todo el personal trabaje y supervise en
la creación de todos los componentes que conformarán el cohete para proceder
con su respectivo lanzamiento.
Título 4.2 Presupuesto.
El presupuestos que tomará realizar el cohete estará determinado por la
cantidad de materiales que se deberán utilizar para la creación de este mismo, por
lo tanto hay que entrar a mirar detalladamente el costo de cada implemento de
estos.
Para la realización del proyecto es necesaria la utilización de los siguientes
materiales:
- Tubos x 3m (1000 pesos el metro de tubo)
- Codos x 10 (1 codo x 500 pesos)
- Uniones en forma de T x 5 (1 T x 500 pesos)
- Tablas de madera x 5 (x 4000 pesos en total)
- Botellas de gaseosa 1.5, 2, 3 Lt, x 1 de 1.5 Lt, x 1 de 2 Lt y x 1 de 3 Lt
(1.5Lt x 2000 pesos, 2 Lt por 3000 pesos y 3 Lt x 5000 pesos)
- Tubos de vinilo X 30 cm (1m x 1500 pesos)
- Conector “Gardena” para mangueras de jardín x 1 (1 x 3000 pesos)
- Alambre dulce x 1 m (1m x 1000 pesos)
- Cinta aislante x 1 (1 x 3000)
- Pegamento “Super Bonder” x 3 (1 x 600 pesos )
Con un total de 34.050 pesos gastados en la compra de cada uno de estos
materiales.
V.- Diseño

12. 5.1 Cohete de precisión

13. 5.2 Paracaídas

14. 5.3 Mecanismo de doble ignición

15. 5.4 Base y sistema de gatillo

16. Referencias
● “2-Stage Water Rocket Flies to 810' (246m).” YouTube. YouTube, n.d. Web. 15
Nov. 2015. “https://www.youtube.com/watch?v=0qzozjrjpau”
● “4classes.” : Cohete de agua... Prof. Manuel Brito. Web. 15 Nov. 2015.
“http://4classes.blogspot.com.co/2010/03/cohete-de-agua-prof-manuel-brito.html”
● “Air Command Water Rockets.” Water Rocket. Web. 15 Nov. 2015.
“http://www.aircommandrockets.com/howitworks_4.htm”
● “Cómo Construir Un Cohete Casero Con Una Botella De Plástico, Agua y Aire.” El
Confidencial. Web. 15 Nov. 2015. “http://www.elconfidencial.com/tecnologia/2013-
12-25/como-construir-un-cohete-casero-con-una-botella-de-plastico-agua-y-
aire_69725/”
● “Proyectos.” proyectos. Web. 15 Nov. 2015.
“http://humbertomosquera.com.co/pasosdeproyectos.html”