Este documento presenta el proyecto de construcción y lanzamiento de un cohete de agua realizado por estudiantes de grado once. El objetivo general fue planear, construir y estudiar un cohete propulsado por agua aplicando conceptos físicos. Se explican los fundamentos teóricos como caída libre, tiro parabólico y principios de aerodinámica requeridos. También se describe la metodología utilizada y los aspectos administrativos del proyecto.

1.
CONSTRUCCIÓN Y LANZAMIENTO DE COHETE DE AGUA
PLANEACIÓN, ENSAYO Y ANÁLISIS
JOSÉ DAVID RICARDO MADRID
ISELLA MARINA TRESPALACIO ROLDÁN
LINDA SOFÍA SEÑA SALCEDO
KAREN JOHANA MORENO ROA
DELIA ISABEL MONTIEL RODRÍGUEZ
FUNDACIÓN EDUCATIVA MONTELÍBANO
DEPARTAMENTO CIENCIAS NATURALES
FÍSICA
MONTELÍBANO

2.
2015
CONSTRUCCIÓN Y LANZAMIENTO DE COHETE DE AGUA
PLANEACIÓN, ENSAYO Y ANÁLISIS
Presentado por
JOSÉ DAVID RICARDO MADRID
ISELLA MARINA TRESPALACIO ROLDÁN
LINDA SOFÍA SEÑA SALCEDO
KAREN JOHANA MORENO ROA
DELIA ISABEL MONTIEL RODRÍGUEZ
Trabajo presentado como requisito para la asignatura de Física
Profesor
HUMBERTO MOSQUERA VARGAS
Licenciado en Física
FUNDACIÓN EDUCATIVA MONTELÍBANO
DEPARTAMENTO CIENCIAS NATURALES
FÍSICA
MONTELÍBANO
2015
1

3.
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN
CAPÍTULO I
PROBLEMATIZACIÓN
1.1. ​CONTEXTO Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.2. ​OBJETIVOS
1.2.1. ​General
1.2.2. ​Específico
1.3. ​JUSTIFICACIÓN
1.4. ​LIMITACIONES
CAPÍTULO II
MARCO DE REFERENCIA
2.1. ​FUNDAMENTOS TEÓRICOS
2.1.1. ​Caída libre
2.1.2. ​Tiro parabólico
2.1.3. ​Presión
2.1.4.​Principios aerodinámicos
2.1.4.1. ​Tercera ley de Newton
2.1.5. ​Cohete de agua
CAPÍTULO III
METODOLOGÍA
3.1. ​RECOLECCIÓN DE DATOS E IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES
2

4.
3.2. ​PLANOS Y CONSTRUCCIÓN
3.2.1. ​Propuestas para cohete
3.2.2. ​Propuestas para plataforma de despegue
3.3. ​TÉCNICAS DE ANÁLISIS
CAPÍTULO IV
REPRESENTACIÓN GRÁFICA
4.1. ​PRESIÓN vs ALCANCE HORIZONTAL
4.2. ​VOLUMEN vs ALCANCE HORIZONTAL
CAPÍTULO V
ASPECTOS ADMINISTRATIVOS
BIBLIOGRAFÍA
3

5.
INTRODUCCIÓN
Desde tiempos antiguos hasta hoy, el desarrollo de diversas herramientas y
métodos ha permitido la composición de aparato, dispositivos y objetos, de los
cuales la ciencia se ha valido para la explicación de sus contenidos y la
comprobación de sus teorías, leyes y principios. Aunque sea cierto que muchos
experimentos sean catalogados por su alto nivel de complejidad, es preciso
reconocer la posibilidad de construir modelos prácticos, a partir de mecanismos
aparentemente sencillos, que van más allá de una mera aplicación de conceptos y
se convierten en un medio de la creatividad, el entretenimiento y la curiosidad.
En la actualidad, gracias a los pasos agigantados que
ha dado la industria de la tecnociencia, se tienen
inventos de naturaleza arcaica y práctica, que en pleno
siglo XXI se han constituido como productos del
consumismo o verdaderas piezas de arte y la unión
entre ocio y conocimiento.
Dichos objetos probablemente desconcertaron en sus
épocas, pero ahora, como se ilustró en los párrafos
anteriores, hacen parte de la
cotidianidad, modelando los
más famosos e ilustres conceptos ­físicos, en este
caso­ y pasando desapercibidos. Algunas de estas
maravillas son: el péndulo de Newton, la lámpara de
lava, los slinkies o muelles de colores, la peonza celta,
el diablillo de Descartes, el termómetro de Galileo y el
pájaro bebedor.
En esta ocasión, el objeto de estudio de este
compendio será un proyectil hidráulico, conocido
coloquialmente como ​cohete de agua, caracterizado por
tener una amplia gama de aplicaciones, verbigracia,
programas educativos en escuelas y colegios, y otras
iniciativas, además de interesar al público en la ciencia.
( Ishii, 2008)
4

6.
CAPÍTULO 1
PROBLEMATIZACIÓN
1.1. CONTEXTO Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El presente documento se enmarca en la sustentación de un proyecto académico
del grado once de la Fundación Educativa de Montelíbano, que se centra en la
planeación y construcción de un cohete propulsado por agua y el estudio de su
movimiento. Asimismo, se busca constatar la metodología seguida en el proceso
de elaboración del dispositivo hidráulico, para que instituciones, organizaciones,
docentes, estudiantes y particulares puedan encontrar en este informe las
herramientas y pasos necesarios para la realización de esta experiencia.
1.2. OBJETIVOS
1.2.1. General
Planeación, construcción y estudio de un cohete propulsado por agua, a partir de
técnicas de recolección de datos , graficación y análisis, teniendo en cuenta el
manejo de ecuaciones principios físicos.
De igual modo, se pretende proceder a la verificación de la hipótesis sobre la
dirección y trayectoria del cohete en concordancia con la relación entre variables,
puesto que, de acuerdo con observaciones anteriores, se podría pensar que el
peso permite la equilibración del sistema al momento del despegue, durante el
vuelo y en la llegada a tierra: una plataforma de lanzamiento liviana no mantendría
sus condiciones al momento del disparo, pues la fuerza que ejerce la presión en
interacción con el agua, haría que el ángulo dispuesto se alterase; pero una base
demasiada pesada, podría convertirse en un problema para su transporte. Ahora,
como la liberación del cohete por medios de contacto directo con una persona
(por ejemplo, sostener el sistema hasta que se haya terminado de inyectarle
presión o agarrar la botella como método de soporte y detenimiento de fugas) se
convierte en un impedimento de seguridad, aunque se porten una aparentemente
adecuada protección, como gafas especiales y bata de laboratorio.
1.2.2. Específicos
­ Construcción de un cohete de agua de doble propulsión, a partir de la
realización de una experiencia académica que permita la aplicación de
conocimientos previos sobre conceptos físicos
5

7.
­ Apelar a la creatividad y al ingenio para la fabricación de un modelo guía,
como base para realizar las correspondientes correcciones o
modificaciones
­ Análisis y comprensión de los principios y ecuaciones de la mecánica de
fluidos, a partir de la tercera ley de acción y reacción newtoniana
1.3. JUSTIFICACIÓN
La aplicación de conceptos mediante experiencias reales, permite un adecuado
aprendizaje y, gracias al acompañamiento del profesor, los estudiantes son
parte de un espacio en el que sus habilidades de organización y practicismo
son potenciadas en tal medida que los proyectos entregados demuestran
dedicación e interés.
1.4. LIMITACIONES
En este proyecto, como en cualquier otro, se hace necesario determinar los los
puntos y situaciones que obstaculizan el desarrollo de esta experiencia, ya sean
físicas o no. Dentro de las dificultades que se ha encontrado o predicho se
encuentran:
­ La circunscrita capacidad del conocimiento de los estudiantes sobre
asuntos estrictamente relacionados con la construcción de los dispositivos y
la adecuación de herramientas: carpintería y mecánica. Aunque es posible
fundamentarse en guías de trabajo y documentos en línea, o de la mano de
un profesional y/o persona instruida empíricamente.
­ La distribución del tiempo: el horario de trabajo, aunque a veces puede
estar predefinido por un docente o por el grupo de elaboración,
inconvenientes como la irresponsabilidad o el surgimiento de imprevistos,
dificultan la evolución del proyecto.
­ Falta de materiales: en esta categoría se ubican, en general, instrumentos
para la toma de mediciones (cronómetro, cinta métrica, transportador, etc.)
y elementos de construcción (madera, tornillos, cables, tubos, etc…), cuya
disposición depende de su facilidad para su consecución, es decir, si su
disponibilidad es viable a corto plazo, sin involucrar un ensanchamiento
presupuestal.
­ Incertidumbre en toma de datos (dificultad en lectura de instrumentación):
los sentidos humanos no tienen completa certeza o precisión al momento
de controlar la recolección de valores que implique la observación de
6

8.
instrumentos de medición no electrónicos; e incluso si lo fueran, pues
entraría a jugar su papel, la garantía de exactitud y acierto de dichos
aparatos.
­ Adecuación de piezas: cierto tipo de materiales como válvulas, tubos y
madera deben ser cortados, moldeados o instalados; cualquier error o falla
en su manejo, podría ocasionar un accidente, un gasto innecesario o una
fuga en el proyectil.
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9.
CAPÍTULO II
MARCO DE REFERENCIA
2.1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Como se ha descrito antes, en la fabricación de cohetes de agua se ven
involucrados varios temas pertenecientes al área de aplicación de la física. Por lo
que tenerlos en cuenta, es una parte importante en el desarrollo de este proyecto.
2.1.1. Caída libre
Se le llama caída libre al movimiento que se debe únicamente a la influencia de la
gravedad. El movimiento de los cuerpos en caída libre (por la acción de su propio
peso) es una forma de rectilíneo uniformemente acelerado.
La distancia recorrida (d) se mide sobre la vertical y corresponde, por tanto, a una
altura que se representa la letra h.
En el vacío el movimiento de caída es de aceleración constante, siendo dicha
aceleración la misma para todos los cuerpos, independientemente de cuales sean
su forma y su peso.
La presencia de aire frena ese movimiento de caída y la aceleración pasa a
depender entonces de la forma del cuerpo. No obstante, para cuerpos
aproximadamente esféricos, la influencia del medio sobre el movimiento puede
despreciarse y tratarse, en una primera aproximación, como si fuera de caída libre.
Todos los cuerpos con este tipo de movimiento tienen una aceleración dirigida
hacia abajo cuyo valor depende del lugar en el que se encuentren. La aceleración
en los movimientos de caída libre, conocida como aceleración de la gravedad, se
representa por la letra g y toma un valor aproximado de 9,81 m/s​2
(algunos usan
solo el valor 9,8 o redondean en 10 para la la Tierra, es decir que los cuerpos
dejados en caída libre aumentan su velocidad (hacia abajo) en 9,8 m/s cada
segundo. En la caída libre no se tiene en cuenta la resistencia del aire.
Si el movimiento considerado es de descenso o de caída, el valor de g resulta
positivo como corresponde a una auténtica aceleración. Si, por el contrario, es de
ascenso en vertical el valor de g se considera negativo, pues se trata, en tal caso,
de un movimiento desacelerado.
8

10.
Para resolver problemas con movimiento de caída libre utilizamos las siguientes
fórmulas:
2.1.2. Tiro parabólico
Se denomina movimiento parabólico al realizado por un objeto cuya trayectoria
describe una ​parábola​. Se corresponde con la trayectoria ideal de un ​proyectil que
se mueve en un medio que no ofrece resistencia al avance y que está sujeto a un
campo gravitatorio uniforme.
El movimiento parabólico puede ser analizado como la composición de dos
movimientos rectilíneos: un movimiento rectilíneo uniforme horizontal y un
movimiento rectilíneo uniformemente acelerado vertical.
LANZAMIENTO CON ÁNGULO
La velocidad inicial del proyectil (V​o​) tiene dos componentes (V​x y V​oy​) que se
calculan con
V​x​ = V​o​ os θC
V​oy​ = V​o​ en θS
Para cualquier instante del movimiento, la velocidad del proyectil tiene dos
componentes (V​x​ y V​y​). La posición también tiene las dos coordenadas (X, Y)
COMPONENTE VERTICAL
9

11.
Verticalmente el movimiento es uniformemente acelerado. La única fuerza que
actúa sobre el proyectil es la gravedad, por lo que la aceleración es g.
Para cualquier instante del movimiento la velocidad vertical (V​y​) debe calcularse
como si fuera lanzamiento vertical
COMPONENTE HORIZONTAL
Horizontalmente la velocidad es constante V​x = V​o y debe calcularse como os θC
si fuera movimiento rectilíneo uniforme.
V= t
x
2.1.3. Presión
La presión (símbolo p) es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza
en dirección ​perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo
se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea. En el Sistema
Internacional de Unidades la presión se mide en una unidad derivada que se
denomina ​pascal (Pa) que es equivalente a una ​fuerza total de un newton (N)
actuando uniformemente en un metro cuadrado (m²). En el Sistema Inglés la
presión se mide en libra por pulgada cuadrada (pound per square inch o psi) que
es equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una pulgada cuadrada.
La presión es una magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre
la cual actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie. Cuando
10

12.
sobre una superficie plana de ​área A se aplica una ​fuerza normal F de manera
uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma:
2.1.4. Principios aerodinámicos
La aerodinámica es la parte de la mecánica de fluidos que estudia los gases en
movimiento y las fuerzas o reacciones a las que están sometidos los cuerpos que
se hallan en su seno. A la importancia propia de la aerodinámica hay que añadir el
valor de su aportación a la aeronáutica. De acuerdo con el número de Mach o
velocidad relativa de un móvil con respecto al aire, la aerodinámica se divide en
subsónica y supersónica según que dicho número sea inferior o superior a la
unidad.
Hay ciertas leyes de la aerodinámica, aplicables a cualquier objeto moviéndose a
través del aire, que explican el vuelo de objetos más pesados que el aire. Para el
estudio del vuelo, es lo mismo considerar que es el objeto el que se mueve a
través del aire, como que este objeto esté inmóvil y es el aire el que se mueve (de
esta última forma se prueban en los túneles de viento prototipos de aviones).
2.1.4.1. ​Tercera ley de Newton
La botella experimenta un empuje hacia adelante en el momento en que despega
de la base de lanzamiento: la fuerza que ​propulsa ​al cohete es el resultado de la
presión ejercida por el aire sobre el agua al salir por el orificio inferior de la botella.
Ese impulso que eleva el dispositivo, se trata de un fenómeno de acción y
reacción, ya que el contenido del proyectil que es expulsado hacia atrás, por
medio de una boquilla o válvula, es contrariado por el movimiento del cohete, que
va hacia adelante.
Palabras más, palabras menos, el cohete es empujado y podría ser clasificado
como una especie de motor de reacción, pues ​descarga un chorro de fluido
­agua­ a gran velocidad para generar un empuje​, mecanismo denominado
“propulsión a reacción”, explicado desde la ley de la conservación de la cantidad
de movimiento, que establece que la cantidad de movimiento ​p en un sistema
ideal (sin intervención de fuerzas externas) permanece constante, como se ilustra
en el siguiente gráfico.
11

13.
Figura 4. Conservación de la cantidad de
movimiento en el sistema cohete­plataforma
El movimiento del agua es contrario al del cohete,
por lo que p​T​=m​B​v​B​­m​A​v​A​, donde p​B es la cantidad
de movimiento de la botella y p​A la del agua al ser
expulsada por la presión
2.1.5. Cohete de agua
Un ​cohete de agua o un ​cohete hidráulico 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.
Básicamente, un cohete de agua es un tipo de cohete (en este caso utilizamos
una botella) que se ve impulsado por la presión del agua. Estos cohetes
funcionan bajo el principio de acción y reacción. De forma sencilla, lo que haremos
será generar presión dentro de la botella introduciendo aire en su interior. Esta
presión llega a un límite (el límite de la botella) y cuando esto ocurre, esa presión
va a salir por algún lado. De esta manera, toda la presión se verá liberada por el
orificio de la botella con un impulso muy veloz.
12

14.
CAPÍTULO III
METODOLOGÍA
3.1. RECOLECCIÓN DE DATOS E IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES
­ SELECCIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES APROPIADOS
EQUIPOS DE PROTECCIÓN:
GAFAS PROTECTORAS ​(antiparras o goggles): tipo de anteojos de seguridad
que evita la entrada de sustancias a los ojos.
BATA: ​prenda de vestir que protege de cualquier daño ante agentes externos
como agentes biológicos o materiales potencialmente peligrosos para la integridad
física de un individuo
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y MONTAJE:
CRONÓMETRO: ​reloj de precisión que mide fracciones de tiempo
CINTA MÉTRICA: ​banda que tiene marcada la longitud del metro y sus divisiones
y sirve para medir distancias o longitudes.
MANÓMETRO: ​dispositivo diseñado para medir la presión ejercida por fluidos en
recipientes cerrados, generalmente de los gases.
BOMBA MANUAL: ​Es una bomba hidráulica que usa la fuerza humana para
mover aire de un lugar a otro, es decir, aplicar presión
­ DEFINICIÓN Y CONTROL DE VARIABLES
Con el motivo de evaluar la eficiencia del proyecto construido, se plantea la
tabulación y posterior representación gráfica de los datos correspondientes a
cantidad de presión, volumen de agua y alcance, ya sea horizontal o vertical,
dependiendo del ángulo de lanzamiento. Debido a esto, las variables se disponen
así: PRESIÓN vs ALCANCE y VOLUMEN DE AGUA vs ALCANCE.
Una vez definidas las variables independientes y dependientes, se procede a
elaborar un plan para llevar un registro de éstas:
TIEMPO (​t​)
Se toma la medida, empleando un cronómetro, de
cuánto tarda el objeto en realizar su recorrido en
línea recta, lo cual es importante para determinar si
el nivel de presión y la cantidad de agua son las
13

15.
mejores tanto para su tiempo como para la dirección y alcance en su
desplazamiento.
VOLUMEN DEL AGUA ( )V A
La cantidad de agua que se use en cada prueba
influye en los resultados tanto del desplazamiento
como de la velocidad. De esta forma, es importante
apuntar estos datos, con ayuda de un recipiente que
indique volúmenes.
El registro facilita determinar cuál media de líquido
es la indicada, es decir, aquella que permita el
mayor desplazamiento en línea recta en el menor
tiempo posible.En esta experiencia no se manejan
magnitudes considerablemente grandes de volumen, por lo que las unidades que
simplifican la toma de notas es el litro (L) o el centímetro cúbico (cc).
PRESIÓN ( )P1
Dependiendo de los niveles de presión dentro de la botella se
pueden esperar resultados. Anotar los valores utilizados en
cada prueba, posibilita conocer cuál es la mejor de las
opciones. Mucha presión sería peligrosa y muy poca,
decepcionante, por lo que mediante la observación de los
valores provistos en un manómetro, se pueden realizar
estimaciones
DESPLAZAMIENTO (​x​)
Se determinan las distancias con
las que se trabajará, para ésto,
con ayuda de un metro, se marcan
longitudes, preferiblemente de
magnitud pequeña para que no se
dificulte su estudio,.
Posteriormente, se lanza el cohete
y se registra qué tan lejos llegó.
3.2. PLANOS Y CONSTRUCCIÓN
14

16.
Al inicio de esta práctica se propusieron varios prototipos para la estructuración
del sistema cohete­plataforma, sin embargo, surgió una serie de limitaciones que
dificultaron la aprobación de algunos de los modelos. Para la clasificación de las
distintas propuestas de construcción se tuvieron en cuenta los objetivos del
ejercicio, centrados en la capacidad del sistema de lanzar a varios ángulos entre
0° y 90°, y los requerimientos básicos como el suministro de presión y agua.
Al mismo tiempo, este proyecto se enfoca en la aplicación de conceptos
relacionados con trayectorias parabólicas y principios de aerodinámica,
orientándose hacia la superación de desafíos, tales como resistencia, dirección,
aterrizaje, propulsión, despegue, entre otros.
Cabe anotar que una de las principales problemáticas que sedimentan la
construcción del cohete y su correspondiente plataforma son: el lanzamiento del
proyectil dentro de ciertos parámetros para lograr que impacte en un punto
aleatorio durante la competencia y la generación de las dos etapas de ignición
(una durante el despegue y otra en la trayectoria de su curso) Entonces, como ya
se ha mencionado, distintos modelos de los cuales gran parte fueron descartados
por deficiencias de diversa índole en su diseño. Aunque, no está de más aclarar,
que hubo características que se conservaron y configuraron en un modelo final.
A continuación se procederán a detallar los diseños planteados ­de cohetes y
bases de disparo­, y por qué algunos fueron prescindidos mientras ciertas
características fueron sometidas a prueba y se mantuvieron hasta la disposición
del prototipo final
3.2.1. Propuestas para cohete
PROPUESTA 1:
15

17.
MATERIALES:
● plastilina 125 cc
● 1 botella PET 1.5 Lts
JUSTIFICACIÓN:
Para lograr un mayor alcance, se pensó que el cohete no debería constar de
demasiados materiales que retrasaran su vuelo y redujeran su alcance. De forma
que se planteó la simplificación del dispositivo como la mejor alternativa y se
prescindió de la mayoría de las piezas de un cohete convencional, esto es:
ALAS
La forma de la botella en su parte media es curva, lo que le
facilitaría un movimiento aerodinámico mejor que si tuviera
láminas a los costados que opusieran resistencia al aire.
Se dice que cortan el aire durante la trayectoria, y que las
partículas que pasan por debajo, contribuyen a actuar
como un tipo de soporte que eleva al cohete. Pero, cabe
anotar, que el material del que se fabriquen, sin importar
cual sea, será una adición de peso y, por consiguiente, un
inhibidor del aumento de velocidad.
16

18.
PUNTA ROMA
El diseño de una estructura superior fue catalogada como
innecesaria, ya que se pensó que la resistencia al aire y el
movimiento aerodinámico, se verían ligadas a otros
factores como el peso del dispositivo y las cualidades del
material.
ADICIÓN DE MATERIAL DISTRIBUIDO
Inicialmente se sopesó la idea de añadir materiales
alrededor de la botella para optimizar su dirección, sin
embargo, se investigó sobre la conformación de este
recipiente, y se encontró que el plástico del que está
fabricada es politereftalato de etileno (PET), presenta
excelente resistencia a impactos, tensiones y agentes
degradantes y químicos, asimismo actúa como barrera
ante la humedad y cambios de temperatura (Cetre, 2013).
CONDICIONES DE LANZAMIENTO
PRESIÓN No fue aplicada
VOLUMEN DE AGUA** Entre 0.25 y 0.75 Lts
CLIMATOLOGÍA Aire seco, temperatura ambiente
**El proyectil no consta de una salida para el fluido, por lo que este permaneció
dentro durante todo el trayecto hasta la llegada a tierra.
RESULTADOS:
17

19.
DURANTE EL CURSO EN EL AIRE:
Los extremos del dispositivo iniciaron a dar vueltas,
sin embargo, se observó muy poca desviación
respecto a su trayectoria rectilínea. Por otro lado,
tan pronto es lanzado, la punta delantera (relleno de
plastilina) señala hacia abajo.
ATERRIZAJE
El cohete no cayó de punta, como se había
esperado, sino de lado, y la botella sufrió quiebres
en ambos costados.
PROPUESTA 2
MATERIALES
● plastilina 125 cc
● 2 botellas PET 1.5 Lts c/u
● cinta aislante
Luego de realizar varios lanzamientos ciertamente improvisados con el modelo
anterior, se vio que la dirección, el alcance, la resistencia al aire, entre otros
aspectos como la estabilidad e integridad del cohete, debían ser reevaluados,
luego de los resultados obtenidos.Para este diseño, se decide agregar una
punta delantera y seguir con la adecuación de la plastilina. No se construyeron
alas ni fue incorporado material en la parte media de la botella.
18

20.
JUSTIFICACIÓN
El material plástico de la botella sigue siendo considerado como una alternativa
ante la anexión de alerones y soporte distribuido por secciones, es decir, se
consideró la invención de una punta como factor determinante para la precisión
de impacto y estabilidad aerodinámica.
La plastilina cumple la función de concentrar el centro de masa del cohete en el
extremo superior, de forma que facilita la movilidad y no dificulta la
consecución de un mayor alcance.
PASO A PASO
La primer botella fue usada para fabricar la punta
cortando la sección entre su tapa y el inicio de su
forma cilíndrica.
La segunda botella es destinada para la mayor
parte del cuerpo del cohete, donde su tapa será el
áre de expulsión para el agua y su sección media
(cilíndrica) el contenedor del fluido. Por ende, se
procedió a cortar el fondo, para emplear la otra
parte.
Después se unieron ambas piezas embonando la segunda dentro de la
primera, ajustándolas con cinta aislante alrededor, y más tarde se pone la
plastilina en la punta, como en el modelo anterior.
CONDICIONES DE LANZAMIENTO
PRESIÓN No fue aplicada
VOLUMEN DE AGUA** Entre 0.25 y 0.75 Lts
CLIMATOLOGÍA Aire húmedo, 36°C
**El proyectil no consta de una salida para el fluido, por lo que este permaneció
dentro durante todo el trayecto hasta la llegada a tierra.
RESULTADOS:
19

21.
DURANTE EL CURSO EN EL AIRE:
El cohete dio vueltas en el aire, sin desviarse de
su trayectoria en línea recta. No obstante, esto
podría generar una situación potencialmente
peligrosa, debido a la inestabilidad y falta de
dirección.
ATERRIZAJE
El dispositivo cayó de lado, y las botellas se
separaron, sufriendo algunos dobleces sin llegar
a fracturarse.
PROPUESTA 3
MATERIALES
● plastilina 125 cc
● 1 botella PET 1.5 Lts c/u
● cinta aislante
● carpetas plásticas duras (o láminas de acetato)
● bolsa plástica 45 lts
● 1 pelota de goma
PASO A PASO
20

22.
Se introducen a la botella: 1) la bolsa abierta y se
empuja hacia abajo; y luego, 2) pedazos de plastilina
que, de igual modo, son moldeados encima de la
bolsa, hasta que la cubran por completo. Cabe anotar
que se ambos materiales deben ser empujados con
fuerza hacia el fondo de la botella para que se
compacten.
Para fabricar la punta roma del cohete, se corta una
forma redonda con un agujero en una de las láminas
de la carpeta como se muestra, cuidando de que su
circunferencia sea la misma a la del fondo de la
botella y que posteriormente se pueda cerrar el
agujero posicionando la pelota dentro
La ventaja que presenta la constitución del esférico es
su elasticidad, que contribuirá a la disminución de los
daños por el impacto cuando el proyectil llegue a
tierra, ya que aumentará el tiempo en que se
desacelera su cantidad de movimiento.
Luego de contar con la estructura del extremo
superior, se procede a su colocación en el fondo
exterior de la botella como se ilustra en la figura.
NOTA: La forma redonda de la imagen inicial, se debe sólo
a cuestiones de digitalización.
21

23.
Para la construcción de las alas se usa otra de las
láminas de la carpeta y se procede a dibujarlas del
tipo delta en punta. Para este diseño se recortaron
tres alas.
Los cuadrados en el lado más pequeño son las
pestañas que facilitaran la instalación de los alerones.
Luego de recortar las alas, se colocan una a una a los
costados de la botella, con una separación de 120
grados entre ellas para mantener una simetría, lo cual
distribuye más eficazmente el centro de gravedad del
proyectil y mejora las condiciones aerodinámicas
durante los lanzamiento.
Para pegar las alas, se doblan cada una de las
pestañas hacia los lados alternando entre izquierda y
derecha (ver imagen)
JUSTIFICACIÓN
Debido a los anteriores intentos con diseños pasados, se vió que definitivamente
son necesarios: la colocación de alas, una punta roma y más resistencia en el
extremo superior. Sin embargo, este modelo no fue construido por falta de
garantía de eficacia, así que se buscaron nuevas propuestas, se investigó sobre
otros prototipos y se dispusieron de otros materiales y herramientas.
PROPUESTA 4
22

24.
MATERIALES
● 2 botellas PET 1.5 Lts c/u
● cinta pegante
● 1 bolsa plástica 45 lts (o varias bolsas plásticas)
● 1 lámina de cartón
● 1 pelota de goma pequeña
JUSTIFICACIÓN
A partir del modelo n° 3, se evaluó lo siguiente:
FALLO CAUSA SOLUCIÓN
Al llegar a tierra, la
plastilina, que actúa
como soporte de la bolsa
plástica, se desprende
de la punta y la bolsa se
desacomode.
Aunque la plastilina sea
un material moldeable y
de cierto grado de
adherencia, no tener un
apoyo debajo de ella, no
garantiza su completa
resistencia cuando el
cohete reciba el impacto
de la caída.
En vez de usar una sola
botella y plastilina , se
utilizan dos envases:
cortando una por la
mitad de tal manera que
al ajustarla externamente
al fondo de la otra, la
bolsa tengan un área de
sustentación, pues la
plastilina se aprecia
innecesaria
23

25.
A la primera botella, destinada para ser la punta del proyectil y aproximar su
centro de masa hacia adelante, se le realizan un corte a 4.0 cms de la tapa.
Mientras a la segunda botella no se le efectúa ninguna modificación.
Después, ambas botellas son unidas posicionando la abertura más grande de
la primera sobre el fondo externo de la segunda, como se evidencia en la
Figura A, y juntando con cinta
Posteriormente se introduce dentro de la botella sin tapa la bolsa de 45 lts y,
por último, la pelota de goma cuidando de que parte de ella sobresalga por el
agujero superior (Figura B)
Para las alas se plantea el modelo de flecha; se
realizan tres cortes en las láminas de cartón
industrial,como los que se presentan en la figura.
NOTA:​ ​Los cuadrados en el lado más pequeño
son las pestañas que facilitaran la instalación de
los alerones.
Se procede a colocar las alas como se explicó
en la propuesta anterior, haciendo uso de los
cuadrados recortados. y con una separación de
120° aproximadamente.
NOTA: Aunque en la figura se muestra que solo
se ha dispuesta un alerón, se deben ubicar las
tres, pues esta es solo una representación de
cómo se deben ubicar en el cohete.
3.2.2. Propuestas para plataforma de despegue
24

26.
3.3. TÉCNICAS DE ANÁLISIS
En este punto es necesario determinar el uso de variables, en concordancia con el
tipo de esquema que se pretende realizar, es decir: al realizar lanzamientos, cada
uno tendrá sus propias características (presión, agua, alcance), por lo que sería
inapropiado perfilar una gráfica lineal, en vez de una de dispersión, pues entre uno
y otro disparo no hay relación alguna. Por otro lado, un análisis de una
representación lineal permitiría no solo evidenciar cómo varía la distancia recorrida
en función de la cantidad de aire o agua dentro al cohete, sino detallar la relación
entre presión – o agua­, tiempo y desplazamiento.
Esto se explica más fácilmente si se visualiza a las partículas de aire dentro del
cohete antes de la ignición, debido a que no tienen mucho espacio para circular se
generan más choques entre ellas, aumentando la magnitud de la fuerza total que
ejercen sobre las paredes y sobre el fluido. A medida que, luego de ser liberado,
el cohete avanza, el agua es expulsada, posibilitando que las partículas tengan
un mayor campo para moverse. Esta situación demuestra que la presión cambia
con el transcurso del tiempo (al igual que la cantidad de agua), lo cual afecta
directamente la distancia alcanzada por el cohete.
Así, se procederá a:
1. Tomar el tiempo en distintos momentos: ​DISPARO HORIZONTAL­ dos
veces cuando esté en al aire a determinada distancia, y uno cuando llegue
a tierra. ​DISPARO VERTICAL­ ​determinar cómo se medirá el alcance del
cohete durante su lanzamiento de un ángulo recto con respecto a la
horizontal y tomar dos medidas antes de que se logre su altura máxima y
una cuando llegue a ella (se detenga).
2. Para determinar: ​PRESIÓN­ ​se usa la ecuación que permite determinar P​2
teniendo en cuenta si es un disparo horizontal o no. ​AGUA­ ​NO ​se puede
hacer una gráfica lineal para el volumen de fluido al pasar el tiempo​, por
cuestiones de complejidad, pues existen muchos factores que dificultan su
estimación, iniciando por el campo de las ecuaciones, pues en este informe,
no se determinó una relación entre variables que posibilite hallar la cantidad
de agua durante el lanzamiento.
25

27.
3. PLANTILLAS: Luego de la recolección de datos brutos, se organizarán y
dispondrán de la siguiente forma:
CONDICIONES ISOBÁRICAS
PRESIÓN (Psi) (x) VOLUMEN DE
AGUA (cc)
ALCANCE
HORIZONTAL (mts
LANZAMIENTO 1 45 2.25± 300 1.00± 5.76 0.001±
LANZAMIENTO 2 45 2.25± 350 1.00± 5.97 0.001±
LANZAMIENTO 3 45 2.25± 400 1.00± 6.06 0.001±
LANZAMIENTO 4 45 2.25± 450 1.00± 7.45 0.001±
CONDICIONES ISOVOLUMÉTRICAS
PRESIÓN (Psi) VOLUMEN DE
AGUA (cc)
ALCANCE
HORIZONTAL
(mts)
LANZAMIENTO 1 50 2.25± 450 1.00± 7.65 0.001±
LANZAMIENTO 2 55 2.25± 450 1.00± 7.70 0.001±
LANZAMIENTO 3 65 2.25± 450 1.00± 7.83 0.001±
LANZAMIENTO 4 70 2.25± 450 1.00± 7.94 0.001±
26

28.
CAPÍTULO IV
REPRESENTACIÓN GRÁFICA
PRESIÓN vs ALCANCE HORIZONTAL
VOLUMEN vs ALCANCE HORIZONTAL
27

29.
28

30.
CAPÍTULO V
Para este cohete hidráulico se tuvo en cuenta que el contenido de la botella fuera
de plástico, que tuviera como contenido agua y aire para poder despegar y por
ultima que este cumpliera con los estándares necesarios, los cuales son:
­Lograr que el cohete llegue a su máxima altura
­Acoplarlo a los diferentes ángulos de tal modo que llegue a una distancia
establecida
No obstante, se asignó a cada integrante del grupo un rol a desempeñar para
buscar un mejor trabajo ya sea en hacer la toma de datos, cronometrar el tiempo,
fijar debidamente el cohete a la base, lanzar el cohete y percatarse de las fallas
que este tenga, sin olvidar que cada uno aporta un comentario en busca de
mejoras que la base o el proyectil puedan tener.
PRESUPUESTO
MATERIAL COSTO DEL MATERIAL
Tornillo Cabeza redonda DIN 7504­N $2.600
Tornillo Cabeza hexagonal DIN 7504 K $2.600
Transportador $ 1.800
Base en madera $30.000
Pegamento para madera $4.400
Botella de gaseosa $3.000
Cinta adhesiva $3.600
Plastilina $1.500
Pintura (Blanca y Negra) $6.000
Válvula de acople rápido $12.000
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31.
BIBLIOGRAFÍA
­ Pino, F. (s.f.). ​El cohete del agua: un experimento divertido.
Recuperado de:
http://www.batanga.com/curiosidades/3639/el­cohete­de­agua­un­ex
perimento­divertido
­ Cetre, A. (11 de 08 de 2013). ​Asi se hacen botellas de plástico.
Recuperado el 07 de Octubre de 2015
­ González­Haba Gil, N. (23 de Abril de 2011). ​Blog de tecnología​.
Recuperado el 07 de Octubre de 2015, de
http://tecnotic.wordpress.com/2008/02/01/asi­se­hace­botella­de­plas
tico/
­ Cohete de agua.​(s.f.). Recuperado de:
https://es.wikipedia.org/wiki/Cohete_de_agua
­ Caida libre. (s.f.). Recuperado de:
http://www.educaplus.org/movi/4_2caidalibre.html
­ Movimiento de caida libre. (s.f.). Recuperado de:
http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Movimiento_caida_libre.html
­ Movimiento parabólico. (s.f.). Recuperado de:
https://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_parab%C3%B3lico
­ 4.2 Tiro parabolico. ​(s.f.). Recuperado de:
http://genesis.uag.mx/edmedia/material/fisica/movimiento8.htm
­ Presión. (s.f.). Recuperado de:
https://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n
­ Flujo en tubería: La ecuación de continuidad. (s.f.). Recuperado de:
https://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_en_tuber%C3%ADa#La_ecuaci.C3
.B3n_de_continuidad
­ Caudal (fluido). (s.f.). Recuperado de:
https://es.wikipedia.org/wiki/Caudal_(fluido)
­ Teoría de Torricelli. (s.f.). Recuperado de:
https://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_Torricelli
­ Motor de reacción. ​(s.f.). Recuperado de:
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/iesalfonso_romero_barcojo/
departamentos/tecnologia/unidades_didacticas/maquinas/motor_a_r
eaccion.html
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