COHETE DE AGUA
Presentado Por: DIANA MARCELA SAENZ CASTILLO STIVEN MORA RIOS
Presentado A: ING: CARLOS MONRROY
CORPORACION UNIVERSITARIA DEL META AREA: CALCULO VILLAVIVENCIO (META) 22/04/2013
OBJETO DEL PROYECTO El objeto de nuestro proyecto será, la elaboración de un cohete de agua con materiales reciclables, con el cual podemos demostrar las diferentes leyes de newton.
FINALIDAD Actualmente, la construcción de cohetes de agua, tiene una amplia gama de aplicaciones, de programas educativos en escuelas y colegios a eventos comunitarios y otras iniciativas, cuya meta es interesar a los estudiantes y jóvenes en la ciencia. la cohetería de agua es un tema verdaderamente atractivo para los jóvenes, los cohetes pueden despertar y desarrollar su curiosidad, ampliando los horizontes de su aprendizaje y experiencia, más allá de la ciencia. En la etapa inicial el interés de los jóvenes se centrara en cuán lejos pueden volar sus cohetes. Luego empezaran a pensar en lo que pueden hacer para mejorar el desempeño del vuelo. en el proceso de poner en práctica su ingenio y lograr sus objetivos, adquirirán la habilidad para resolver problemas. Además pueden experimentar un gran sentido de logro y satisfacción, luego de haber construido con éxito sus propios cohetes.
MARCO TEÓRICO El principio que explica la propulsión de un cohete de agua es la ley de la conservación de la cantidad de movimiento, que es otra forma de llamar a la tercera ley de newton o principio de acción - reacción. Este principio establece que en ausencia de fuerzas externas la cantidad de movimiento de un sistema P, que es el producto de su masa por su velocidad, permanece constante o lo que es lo mismo su derivada es igual a cero.
=0
De esta ley, con los oportunos pasos matemáticos y sustituciones, se deriva la ecuación del cohete de tsioslskovki. = ln
Donde es la velocidad instantánea, la velocidad del fluido por la boca, es la masa total inicial en cada momento. La propulsión del cohete de agua puede esquematizarse como un sistema en el cual parte de su masa (el agua) lo que provocara un empuje lo que propulsara al resto del sistema. La energía mecánica es 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 de esta energía se ira convirtiendo en energía cinética, la del movimiento del agua y el cohete. La expansión del aire comprimido se produce relativamente de prisa, unos 0,2 segundos, 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 que describe la fuerza teórica que sigue el agua al ser expulsada, (la ecuación de la tubería de Laval) que será de la misma intensidad de la que empuja al cohete quedando así: = 2 Donde es la fuerza de propulsión, es el radio de la boca y P la diferencia de
presion entre el interior y el exterior. Además en su movimiento el cohete estará sometido a la fuerza de la gravedad y la resistencia producida por fricción con el aire que depende de la ley de la fotodinámica. La ecuación final de su trayectoria es muy compleja y se resuelve numéricamente por varios programas de simulación disponibles en internet. La estabilidad de vuelo del cohete estará condicionada por la posición del
centro de masas y de la posición del centro de presión aerodinámica. El primero debe de encontrarse siempre delante del segundo y a una distancia que se estima empíricamente como optima cuando ambos separados alrededor del doble del radios del cohete. Para distancias inferiores al vuelo puede resultar puede resultar inestable. El centro de presión aerodinámica representa el punto en el cual se podrían encontrar de forma equivalente todas las fuerzas que frenan el movimiento del cohete debido a la resistencia del aire. El cálculo de su posición es muy complejo, de James Barrowman (publicado en 1966) se puede resolver utilizando un sistema de ecuaciones simplificado. Un método alternativo más fácil es encontrar el (baricentro) de una silueta de papel con la misma forma que la proyección lateral del cohete. Este punto es muy cercano al verdadero centro de presión aerodinámica, se puede ajustar en cierta medida modificando la posición y dimensiones de los alerones.
FUENTES DE INFORMACIÓN Para la elaboración y justificación de nuestro proyecto, será necesario investigar en varias partes sobre las diferentes teorías y leyes que se han planteado sobre los fenómenos relacionados directamente con la elaboración y puesta en funcionamiento de nuestro cohete de agua los sitios en los que más hemos podido encontrar y que hemos utilizado hasta el son: * Física general de giancoli. * Www.fisicosalrescate.com * Física conceptual. * Www.fisicaconordenador.com
MATERIALES
2 botellas de PET (para bebidas gaseosas). Lámina de PVC (o cualquier lámina delgada de plástico flexible pero fuerte) 10cm. x 20cm.
1 Carpeta plástica, tamaño carta, aprox. 21,6cm. x 27,94cm.
Plastilina o arcilla para moldear, aprox. 50g.
1 bolsa plástica (para el cojín: bolsa de basura con capacidad para 45 litros).
Cinta adhesiva de vinilo.
Boquilla.
Tijeras.
Bisturí.
CONSTRUCCIÓN Corte los patrones de las aletas
Las aletas se pueden hacer de varias formas, alturas y anchos .Hagamos 4 aletas como la figura de arriba
Confeccione el faldón y fíjelo al cuerpo del cohete
Envuelva la carpeta transparente alrededor del cuerpo del cohete y utilice un marcador permanente para marcar la posición donde se sobreponen los dos bordes. Ancho: Añada unos pocos centímetros para que sobresalga del borde principal. Largo: Envuelva la carpeta alrededor de la botella y ajuste su longitud de modo que este cilindro sea ligeramente más largo que el pico de la botella.
Fabricación del cono de la nariz
Coloque el cono de la nariz
Pese alrededor de 50 gramos de plastilina o arcilla de moldear y aplíquela en la nariz del cuerpo del cohete.
Examen final El paso final es examinar completamente el cohete para asegurarse de que no está torcido o dañado de alguna manera, y de que todas las partes están adheridas firmemente. Enrosque la boquilla y verifique la longitud del faldón y si la parte superior de la boquilla sobresale ligeramente del faldón.
COSTO Y FINANCIACION RUBROS Análisis y manejo de información Internet Fotocopias Asesorías Equipos propios
VALOR UNITARIO
CANTIDAD
TOTAL
$1.200 $5.0 $13.802
10 10 2
$12.000 $5.00 $27.604
computador Honorarios
$1´600.000
1
$1´600.000
Mano de obra
$50.000
6
$300.000 $1´940.104
TOTAL
FINANCIACION ESTUDIANTES
1´940.104
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ACTIVIDADES
RECOLECCION
PRIMER
SEGUNDA
TERCER
CUARTA
SEMANA
SEMANA
SEMANA
SEMANA
DE
X
LA
X
INFORMACION ANALISIS
DE
INFORMACION PRESENTACION DE
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LA PROPUESTA ELABORACION DEL
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PROYECTO PRESENTACION DEL PROYECTO
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