Este documento describe el proyecto de un cohete de agua realizado por estudiantes de ingeniería. Explica brevemente la teoría detrás de la propulsión de cohetes de agua basada en la tercera ley de Newton. Luego detalla los pasos tomados para construir el cohete, incluyendo el uso de tubos de PVC, aletas de pasta para engargolado y una bomba de aire manual para llenarlo. Finalmente, presenta fotos que documentan el proceso de construcción del cohete experimental.

1. WATER ROCKET PROJECT
Facultad de Ingeniería y Tecnología UM
5 DE MAYO DE 2014
PATRICIO DURAN, ROBERTO YORISA, JAVIER PEREZ, JAIRO ROMERO
CLASE DE CALCULO DIFERENCIAL

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Teoría
La ley que explica la propulsión de un cohete de agua es la 3å ley de Newton o
principio de acción-reacción. El principio establece que la ausencia de fuerzas
externas, la cantidad de movimiento de un sistema, es el producto de su masa por
su velocidad que permanece constante y su derivada es igual a 0.
La ecuación del cohete de Tsiolskovski, fue llama asi por Konstantín Tsiolkovski
que fue el primero que la derivo. El principio del cohete, que es un aparato que
puede acelerarse así mismo expulsando parte de su masa a alta velocidad en el
sentido opuesto a la aceleración obtenida debido a la conservación de la cantidad
de movimiento.
Donde v es la velocidad instantánea.
Ve es la velocidad de los gases de salida con respecto al cohete
M1 es la masa total final
M0 es la masa total inicial

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La propulsión del cohete de agua la podemos representar como un sistema en el
cual la expulsión se reproduce hacia atrás de la parte del cohete donde parte de
su masa es expulsada hacia la dirección opuesta a la cual el cohete va a ser
dirigido.
El cohete utiliza diferentes tipos de energía, tales como la energía mecánica, la
energía potencial y la energía cinética.
La energía mecánica la utilizamos mediante la construcción de la base de
lanzamiento del cohete donde esa energía está actuando en el sistema de
liberación del cohete.
La energía potencial es la energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema
para realizar un trabajo en función de su posición.
La energía cinética del cuerpo es la que posee debido a su movimiento. El cual se
define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa
determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada.

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Además en el movimiento del cohete estará presente la fuerza de la gravedad
donde es constante a una velocidad de 9.81 m/s2 y la resistencia producida por la
fricción con el aire que depende de las leyes de la fluidodinámica.
En la clase de cálculo diferencial vimos la fórmula para obtener el llenado
específico de agua que ocupa la botella para tener el alcance máximo del cohete.
Donde sabemos que el alguno de máximo alcance es el de 45° grados. Aquí está
como obtuvimos la cantidad específica de agua que ocupamos para obtener el
máximo alcance.
Estas son las fórmulas que utilizamos para obtener el llenado óptimo para
alcanzar la distancia máxima.

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Aquí descartamos un resultado porque era negativo. Así que el llenado optimo fue
del 21% de llenado de agua.
Se compró dos tubos de PVC uno de 75cm y otro de 50cm, con el cual adaptamos
una te para instalar el medidor de presión de aire, se instaló una base de madera
con unos ejes para medir el Angulo que requerimos al lanzamiento. Se utilizaron
cinchos para poder soltarlo al momento que se requiriera, y así no sostenerlo de
manera manual.
Se utilizó cemento para PVC para poder conectar todos los tubos y unirlos, de
manera que no tuviera orificio y no hubiera escapatoria o flujo de aire en ninguna
parte, para que no hubiera fuga de presión de aire, también le añadimos unas

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aletas, que la obtuvimos de pasta para engargolado, recortados en formas de
aletas.
También se utilizó cinta de aislante para pegar las aletas, una aguja de inflar que
va pegado al final del tubo PVC, que queda de manera libre para conectar la
manguera de la bomba de aire. Y para poner el aire utilizamos una bomba de aire
manual. El agua que también lo utilizamos en el interior del cohete, ya que el
agua, es una molécula formada por dos átomos de hidrogeno y uno de oxígeno.
La unión de esos elementos con diferente electronegatividad proporciona unas
características poco frecuentes.
Fotos de Evidencia de Construcción del Cohete.

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Bibliografia
 National Aeronautics and Space Administration
 www.Water-rockets.com
 Wikipedia
 Theoretical and experimental analysis of the physics of water rockets.
 Fisica Universitaria - Sears - Zemansky - 12ava Edicion - Vol1