Cohete de agua proyecto escolar intecc

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SANTO DOMINGO

PRESENTACIÓN

ESTUDIANTES: SAMUEL, VASTHI JUSTO Y OLIVER MENDOZA

Cohete de agua

FECHA: 05/02/19

ASIGNATURA: FÍSICA MECÁNICA 1

ANTECEDENTES

En la década de 1960, el Japón importó cohetes de agua de juguete fabricados en Alemania y los Estados Unidos. A mediados de 1980 se realizaron competiciones de cohetes de agua en Escocia.

Las botellas de polietileno tereftalato (PET) para bebidas gaseosas, que es el material que se utiliza generalmente para fabricar cohetes de agua, fueron empleadas por primera vez en 1974 en los Estados Unidos de América y su uso aumentó rápidamente a medida que se difundían entre los consumidores.

La idea de fabricar cohetes impulsados por aire a presión surgió en el año 1983 como proyecto fin de carrera en una universidad de EEUU. Desde entonces, el prototipo de cohete propulsado con agua ha ido ganando popularidad hasta ser usado por la NASA en busca de nuevos talentos por colegios americanos.



HISTORIA Y PIONEROS DE LA COHETERIA

Gradualmente, el hombre ha tenido un mejor conocimiento del cosmos pero su deseo de ampliar dichos conocimientos lo ha llevado en pensar en cosas más trascendentes como lo es la exploración espacial. Para esto se vio obligado a pensar en los medios.

De nuestros antepasados y de las civilizaciones antiguas, sin importar la cultura, las diferencias de pensamiento y el lugar del mundo en dónde se resida, el cielo y las estrellas han sido primordiales para la orientación y para el cálculo de factores esenciales de los pueblos. Es importante destacar a las culturas egipcia y maya, cuyos avances matemáticos y científicos les permitió tener un conocimiento más profundo de éste y a la vez, aplicar dichos conocimientos en sus vidas y actividades. Estas culturas lograron predecir eclipses, lograron comprender las fases lunares y determinar los mejores momentos del año para sus cosechas.

El cohete tiene origen en el siglo XIII en China con las Saetas de fuego, elementos bélicos propulsados por pólvora, es decir, por una reacción química. “Desde entonces hasta el siglo XVIII la pólvora fue la base de la evolución del cohete, alimentado una densa y larga serie de experiencias e intentos bélicos”. Pero el verdadero inicio de la cohetería se remonta al siglo XIX con Konstantin Eduardovitch Tsiolkovski, profesor de matemáticas y física ruso, quien contribuyó teóricamente al desarrollo de la astronáutica. Tsiolkovski hizo un análisis de gran
parte de los aspectos técnicos del vuelo espacial en sus obras “Sueño de la tierra y el cielo” y “La exploración del espacio cósmico mediante aparatos de reacción”. “El estudioso ruso exploró incluso los problemas relativos a la aceleración sugiriendo por vez primera el uso de cohetes plurifase para alcanzar la velocidad de fuga y anticipando también el desarrollo de las estaciones y de las colonias espaciales.”

En otra parte del mundo, Robert Goddard, norteamericano, estudió sobre la dinámica de los cohetes. En su obra “Un método para alcanzar grandes alturas” postuló la idea de construir un cohete de combustible líquido. Goddard inicio así la experimentación con cohetes de este tipo.”Aunque apenas voló 2,5 segundos, recorriendo 56 metros a una velocidad media de 103km/h, marcó el inicio de una larga serie de experiencias que llevó acabo hasta la Segunda guerra mundial…” .
La construcción de cohetes se formalizó con Werher Von Braun, prusiano nacido en 1912 que se inicio como constructor de cohetes experimentales. Construyo varios modelos que inicialmente eran financiados por la Luptwaffe, que tenia como interés principal dotar a sus aviones con mísiles balísticas.

Los conflictos en Europa impulsaron el desarrollo de la cohetería y de la milística en el mundo.

MISIÓN DEL PROYECTO

Un cohete de agua, es una botella de plástico, parcialmente llena de agua, en la que se introduce aire a presión para luego dejar que escape por un orificio de salida e impulse la botella.
Al realizar este experimento queremos ver cómo lo estudiado en clase se puede comprobar de manera sencilla, aun aplicando una de las leyes del gran matemático Isaac Newton y así demostrar que estas leyes intervienen en cualquier actividad que realicemos sin necesidad de que sea complejo.


Un cohete propulsado por agua se basa en el mismo principio físico que un auténtico cohete espacial: la famosa Tercera Ley de Newton. Esta dice que “Por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, éste realiza una fuerza igual pero de sentido opuesto sobre el cuerpo que la produjo”. En el caso de un cohete, la acción propulsar “algo” hacia abajo a través del pico de la botella las provoca una reacción idéntica de sentido opuesto que empuja al cohete hacia arriba. Este “algo” que propulsa el cohete se suele llamar ‘masa de reacción’.


La fuerza que acelera la botella hacia arriba se ve compensada por la fuerza generada por la ‘masa de reacción’ siendo expulsada hacia abajo. En estas botellas, la ‘masa de reacción’ es agua, y esta se ve propulsada hacia abajo por la energía que proporciona el gas comprimido en la botella.



La expansión del aire comprimido se produce relativamente deprisa, unos 0,2 s, lo que no permite un intercambio térmico, por lo que esta expansión puede considerarse un proceso adiabático. Aplicando esta consideración se puede derivar la fórmula que describe la fuerza teórica que sigue el agua al ser expulsada (la ecuación de la tobera De Laval) que será de la misma intensidad que la que empuja al cohete, quedando así: