Física termodinámica y de FluidosProyecto:COHETE HIDRAÚLICOAVANCES - 2 - CORTEPresentado a: Javier BobadillaPresentado Por...
INTRODUCCION Y ANTECEDENTES:La propulsión a chorro es conocida por el hombre desde hace más de 2000 años,cuando Herón de A...
MARCO TEÓRICO:Para una clara comprensión de los fenómenos que se analizaran a través delexperimento propuesto, es necesari...
OBJETIVO GENERAL:Diseñar y construir un dispositivo funcional que se desempeñe como un cohete depropulsión a chorro usando...
OBJETIVOS ESPECIFICOS:Verificar experimentalmente el Principio de PascalVerificar experimentalmente la 3º ley de NewtonVer...
MATERIALES:Básico- Botella de plástico (600 ml)- Tapón de corcho o de goma- Bomba de aire para bicicleta- Agua- Aguja de h...
Por lo tanto podemos afirmar, como hemos dicho antes que la altura que tomanlos cohetes es directamente proporcional a la ...
AVANCES DEL PROYECTO:
BUSQUEDA BIBLIOGRAFICA:http://cohetehidarulico.blogspot.com/http://es.wikipedia.org/wiki/Cohete_de_aguahttp://www.sc.ehu.e...
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Física 3

  1. 1. Física termodinámica y de FluidosProyecto:COHETE HIDRAÚLICOAVANCES - 2 - CORTEPresentado a: Javier BobadillaPresentado Por:Jair HerreraWilliam RamosAlexandra Segura GómezBogotá D.C Abril de 2013Escuela Colombiana de Carreras Industriales – ECCI
  2. 2. INTRODUCCION Y ANTECEDENTES:La propulsión a chorro es conocida por el hombre desde hace más de 2000 años,cuando Herón de Alejandría invento un artefacto conocido como eolípila, el cualera un dispositivo esférico con 2 tubos diametralmente opuestos que expulsabanvapor que estaba al interior de la esfera y que provenía de un depósito de aguaque se calentaba y que estaba conectado por 2 tubos a la esfera y que a su vezservían de soporte y eje de giro de la misma, ya que al salir el vapor, producía elempuje necesario para hacer rotar la esfera sobre su eje. (Ver figura 1).(Figura 1. Replica moderna de una eolípila de Heron.)Esta máquina fue desarrollada por simple curiosidad científica de su inventor perodesafortunadamente nunca pasó de ser más que un juguete exótico, sin que nadiese percatara de sus usos prácticos.Tuvieron que pasar más de 1500 años para que hombres como el propio GalileoGalilei, y el gran Sir Isaac Newton sentaran las bases teóricas que permitiríanexplicar fenómenos como el mostrado en este artefacto.
  3. 3. MARCO TEÓRICO:Para una clara comprensión de los fenómenos que se analizaran a través delexperimento propuesto, es necesario primero conocer y recordar algunosconceptos y leyes físicas en los que se fundamenta esta actividad y que serelacionaran a continuación:Principio de Arquímedes: todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta unempuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.Principio de Pascal: La presión ejercida sobre la superficie de un líquidocontenido en un recipiente cerrado se transmite a todos los puntos del mismo conla misma intensidad. (Ver figura 2)(Figura 2. Representación Grafica del principio de Pascal)Leyes de Newton:Primera Ley de Newton oLey de InerciaSegunda Ley de Newton oLey de FuerzaTercera Ley de Newton oLey de acción y reacciónTodo cuerpo permanece en estado dereposo o continúa con un movimientorectilíneo uniforme, siempre y cuandouna fuerza externa no actúe sobre él.Siempre que una fuerza no equilibradaactúe sobre un cuerpo, se produce unaaceleración en la dirección de la fuerzaque es directamente proporcional a lafuerza e inversamente proporcional a lamasa del cuerpo.Cuando una fuerza determinada actúasobre un cuerpo, éste reacciona conuna fuerza con igual magnitud, pero ensentido Opuesto.Tiro Parabólico y Caída libre:Aplican los conceptos ya conocidos del movimiento uniforme rectilíneo ymovimiento uniforme acelerado, junto con sus respectivas ecuaciones
  4. 4. OBJETIVO GENERAL:Diseñar y construir un dispositivo funcional que se desempeñe como un cohete depropulsión a chorro usando como elemento propulsor agua líquida, utilizandomateriales sencillos y de bajo costo, con el fin de verificar experimentalmente losprincipios físicos involucrados en el funcionamiento del mismo.
  5. 5. OBJETIVOS ESPECIFICOS:Verificar experimentalmente el Principio de PascalVerificar experimentalmente la 3º ley de NewtonVerificar experimentalmente los principios del Movimiento UniformementeAcelerado y las ecuaciones del tiro parabólico.Comprender los principios de la caída libre con rozamientoComprender principios básicos de Aerodinámica
  6. 6. MATERIALES:Básico- Botella de plástico (600 ml)- Tapón de corcho o de goma- Bomba de aire para bicicleta- Agua- Aguja de hinchador o canutillo de bolígrafoMejoras ( opcional)- Hilo y bolsas de plástico para (paracaídas)- Cartón (para hacer un cono)- Cartón (para alerones)- Pinturas de coloresFUNCIONAMIENTO:Fase: El llenado de combustibleEl cohete va a funcionar utilizando como "combustible", un líquido quepropulsará el cohete, en nuestro caso, agua utilizando el principio de accióny reacción. En nuestras pruebas la cantidad óptima es alrededor de 1/3 dela capacidad de la botella, para cantidades mucho mayores,(más de lamitad) la botella despegará con gran parte de agua en su interior lo quehará que alcance una menor altura, en caso contrario, si se ha llenado conpoca agua, se realiza un menor impulso inicial y también alcanzaremosmenor altura, el llenado es pues, una fase importante, debemos, realizardistintas pruebas hasta determinar la cantidad de agua más adecuada.2ª Fase: El taponado y puesta en marcha Una vez cargada, tapamosnuestra botella con un tapón de corcho o de goma de laboratorio, en el quepreviamente hemos introducido una aguja de inflador de balones o uncanutillo de bolígrafo. Esta es la fase más crítica, en la construcción de loscohetes de agua y de ella depende gran parte del éxito del vuelo, el tapóndebe quedar lo más hermético posible, para que en el momento del infladono pierda agua, además cuanto más apretado este más presión de airesoportará por tanto el impulso inicial y la altura alcanzada será mayor.3ª Fase: El inflado y despegue Después de taponar bien el cohete yconectar la goma del inflador colocamos, con ayuda de una plataforma, elcohete en posición vertical o inclinada en el caso de que queramos un vueloparabólico y comenzamos a llenar la botella con ayuda del compresor debicicleta, debemos tener paciencia porque esta fase puede llevar variosminutos.Al llenar el cohete de aire y comprimirlo estamos aumentando lapresión en su interior, cuando la presión llega a un determinado valor eltapón salta y el líquido es desplazado contra el suelo, de esta forma serealiza una fuerza contra el mismo a la que según la tercera ley de Newtonse le opone otra fuerza igual y en sentido contrario, esta fuerza es la quehace que los cohetes se eleven.
  7. 7. Por lo tanto podemos afirmar, como hemos dicho antes que la altura que tomanlos cohetes es directamente proporcional a la presión a la que son sometidos loscohetes; esto quiere decir que a mayor presión mayor altura. La presión a la quepodemos someter los cohetes está relacionada con lo ajustado que este el tapón,cuanto más ajustado, podremos introducir más aire, y por lo tanto saldrá conmayor velocidad.4ª Fase: El vuelo y aterrizaje1. El agua sale hacia abajo impulsando loscohetes, y haciendo que estos salgan despedidos; en el momento en quesalen su velocidad es máxima, de unos 20 m/s. Como dato curioso esinteresante reseñar que la velocidad a la que debe ir un cohete real paravencer el campo gravitatorio terrestre es de 11 km/s.2. Debido al rozamiento con el aire, y sobre todo a su peso que los atraehacia la tierra debido a la atracción gravitatoria, los cohetes tienen unadeceleración de 9,8 m/s² que los va frenando hasta alcanzar una alturamáxima (25-100 m), en este momento su velocidad es 0 m/s.3. A partir de este momento los cohetes comienzan a descender, en eldescenso se activa el sistema de apertura automática del paracaídas; quehace que el paracaídas se abra y este decelera la caída de los cohetes, quede esta forma caen con más suavidad evitando así que se dañen yhaciendo posible su reutilización. La construcción y lanzamiento de cohetespropulsados o impulsados por agua constituye una experiencia pedagógicade gran utilidad para motivar e introducir a los niñosy jóvenes en las leyes del movimiento de los cuerpos y losprincipios de laastronáutica. El anhelo del hombre por alcanzar las alturas se remontahasta la muy remota antigüedad donde conseguimos los mitos griegos deDédalo Ícaro entre otros quienes intentaron conquistar los cielos. Es el sigloXX con el desarrollo y aplicación de la física newtoniana que abre elcamino a la conquista del espacio con los pioneros, el ruso ConstantinTsiolkowsky el alemán Hermann Oberth yel norteamericano Robert Goddart a comienzos del siglo XX.Con eladvenimiento de la carrera espacial, después de la segunda guerra mundialRusos y Norteamericanos seré parten a los científicos e ingenierosalemanes quienes habían alcanzado mayor avance en cohetería ydesarrollan sendos programas espaciales hasta nuestros días. Los jóvenespodrán disfrutar de la construcción y lanzamiento de cohetes propulsadospor agua cuyo funcionamiento es muy sencillo, se llena la botella conaproximadamente 1/6 de agua, tapa con un tapón de corcho o goma bienajustado y la situamos en posición vertical parado sobre suspropias alerones, al corcho se le introduce una aguja gruesa conectada auna manguera delgada a través de la cual introducimos aire a presión conuna bomba de bicicleta, cuando la presión es suficientemente grande eltapón se dispara saliendo hacia abajo el agua y el cohete despegaalcanzando alturas variables que pueden llegar a unos 80 m.
  8. 8. AVANCES DEL PROYECTO:
  9. 9. BUSQUEDA BIBLIOGRAFICA:http://cohetehidarulico.blogspot.com/http://es.wikipedia.org/wiki/Cohete_de_aguahttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/dinamica/cohete/cohete.htmhttp://www.google.com.co/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=web&cd=10&ved=0CFsQFjAJ&url=http%3A%2F%2Fwww.scribd.com%2Fdoc%2F52893887%2FCohete-Hidraulico-3&ei=RFBsUeXbHYTa9QS84YCYCA&usg=AFQjCNGsd-h96yVOpMLJS4FIx75uLPaKDw&sig2=0iy8N6MElOP4ILUu_Havvg&bvm=bv.45175338,d.eWUhttp://www.astroelda.com/html/actividades/cohetes_propulsados_por_agua.htmhttp://www.slideshare.net/EscTecAmalia/proyecto-cohete-de-agua-12707812http://www.slideshare.net/ErnestoDiaz2/cohete-hidraulicohttps://2mp.conae.gov.ar/descargas/Materiales%20/Cohetes_de_Agua-Manual_del_Educador.pdfhttp://astronomovil.com/index.php?option=com_content&view=article&id=24&Itemid=53

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