proyecto cohete hidrÁulico
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PROYECTO COHETE HIDRÁULICO
GLORIA ALICIA TABARES PULGARIN
COD. 10824
JOSÉ EFRAÍN ROMERO VARGAS
COD. 11547
JUAN JOSÉ GARZON
COD. 11937
ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES ECCI
TECNOLOGIA DE GESTION DE PROCESO INDUSTRIALES.
FISICA TERMODINAMICA TERCER SEMESTRE (MN)
BOGOTA D.C.
2013
PROYECTO COHETE HIDRÁULICO
GLORIA ALICIA TABARES PULGARIN
CÓD. 10824
JOSÉ EFRAÍN ROMERO VARGAS.
CÓD. 11547
JUAN JOSÉ GARZÓN
CÓD. 11937
PROFESOR
JAVIER HUMBERTO BOBADILLA AHUMADA.
ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES ECCI
TECNOLOGIA DE GESTION DE PROCESO INDUSTRIALES.
FISICA TERMODINAMICA TERCER SEMESTRE. (MN)
BOGOTA D.C.
2013
Contenido
1 INTRODUCCION ..................................................................................................................... 4
2 OBJETIVOS PROYECTO. .......................................................................................................... 5
2.1 Objetivo general ............................................................................................................ 5
2.2 Objetivos Específicos ..................................................................................................... 5
3 MARCO TEORICO ................................................................................................................... 6
4 DESARROLLO DEL PROYECTO. ............................................................................................... 8
4.1 Desarrollo del proyecto- paso a paso ...................................................................... 8
5 PRUEBAS DE LANZAMIENTO ............................................................................................... 12
6 PRESENTACION DEL COHETE. .............................................................................................. 13
7 CONCLUSION ....................................................................................................................... 14
8 BIBLIOGRAFIA. ..................................................................................................................... 15
1 INTRODUCCION
El siguiente trabajo está basado en un cohete que se impulsa por medio de una
propulsión que es generada por un mecanismo diseñado artesanalmente. Con
el fin de que la aceleración nos permita escapar de las fuerzas de atracción
gravitacional. Básicamente se trata de un cohete impulsado por la presión que
ejerce el aire en el agua. Este cohete se encuentra tapado con una válvula de
carro, adaptada de tal forma que cuando esté llena de agua le introducimos
aire por medio de una bomba de tal manera que cuando sea retirada dicha
bomba el cohete se va a impulsar hacia arriba obteniendo una dirección, la cual
determinaremos en las pruebas de lanzamiento En los ensayos podemos
colocar determinado por el profesor.
2 OBJETIVOS PROYECTO.
2.1 Objetivo general
Determinar y analizar el empuje, la presión y la fuerza ejercida por un fluido
mediante una carga represada. Con la cual podemos lograr la elevación de un
cohete hidráulico practicado en una botella plástica por medio de agua.
2.2 Objetivos Específicos
Elaborar procedimientos en base a las especificaciones de construcción,
el diseño de cohete y Ejecución las pruebas de lanzamiento.
Llevar a cabo una profundización en el tema de los fluidos en algunos
elementos y principios de la física.
Prepararnos en nuestras habilidades como ingenieros colocando en
práctica los temas sencillos pero a su vez importantes como lo es la
física.
Reconocer y aplicar los conceptos dados en el proyecto para colocarlos
en práctica en nuestra profesionalidad.
3 MARCO TEORICO
Un cohete de agua o un cohete de botella 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.
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 3ª 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:
De esta ley, con los oportunos pasos matemáticos y sustituciones, se deriva la ecuación del
cohete de Tsiolskovski:
Donde v es la velocidad instantánea, v_u la velocidad de salida del fluido por la boca, m_0 la
masa total inicial y m la masa en cada momento.
La propulsión del cohete de agua puede esquematizarse como un sistema en el cual se va a
producir la expulsión hacia atrás de una parte de su masa (el agua) lo que provocará un
empuje que propulsará al resto del sistema hacia delante (acción-reacción), compensándose la
cantidad de movimiento total del sistema. La energía mecánica 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 esta energía se irá convirtiendo en energía cinética, las del
movimiento del agua y el cohete.
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:
Donde F es la fuerza de propulsión, r es el radio de la boca y P la diferencia de presión entre el
interior y el exterior.
Además en su movimiento el cohete estará sometido a la fuerza de la gravedad y a la
resistencia producida por la fricción con el aire que depende de las leyes de la fluidodinámica.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE COHETES
El origen del cohete es probablemente oriental.
La primera noticia que se tiene de su uso es del año 1232, en la China y fue introducido en
Europa por los árabes. Durante los siglos XV y XVI fue utilizado como arma incendiaria.
Posteriormente, con la extensión de la artillería, el cohete bélico desapareció hasta el siglo XIX,
y fue utilizado nuevamente durante las guerras napoleónicas. A finales del siglo XIX y principios
del siglo XX, aparecieron los primeros científicos que vieron el cohete como sistema para
propulsar vehículos aéreos espaciales tripulados, entre los cuales cabe destacar al ruso
Konstantin Ciolkovskij, al alemán Hermann Julius Oberth y al estadounidense Robert Hutchings
Goddard, y, más tarde a los rusos Sergej Korolev y Valentin Gruchensko y al alemán Wernher
von Braun.
Este último desarrolló durante la Segunda Guerra Mundial los cohetes V-1 y V-2 (A-4 en la
terminología alemana), que constituyeron el núcleo de las investigaciones norte-americanas y
soviéticas de la posguerra.
Si bien es cierto que, inicialmente se desarrollaron cohetes específicamente destinados a usos
militares, los programas espaciales que pusieron en marcha soviéticos y estadounidenses, se
basaron en cohetes diseñados con finalidades propias de la astronáutica, entre los que hay que
destacar, por parte norte-americana, el Atlas, el Agena, el Thor 2, el Atlas-Centaur, la serie
Delta, los Titán y Saturno (entre los cuales el Saturno-V, que hizo posible el programa Apollo),
y, por parte soviética, los cohetes designados, por las letras A, B, C, D y G (estos dos últimos
tuvieron un papel equivalente a los Saturno norte-americanos).
Otros países que han construido cohetes, en el marco de un programa espacial propio, son
Francia, Gran Bretaña (que lo abandonó), Japón, China, Brasil y la India, así como el consorcio
europeo que constituyó la Agencia Espacial Europea (ESA), que ha construido y explotado el
cohete lanzador Ariane.
4 DESARROLLO DEL PROYECTO.
Empezaremos por definir cada uno de los materiales para el desarrollo de la
construcción del cohete hidráulica, de acuerdo a lo investigado.
MATERIALES
2 botellas de 600 ml
Cinta transparente delgada
Tijeras
Bisturí
Regla
Cartón plástico
Tapa de botella “vive 100”
Silicona y pistola de silicona
Súper bonder
Al tener todos los materiales vamos a realizar el procedimiento para formar
nuestro cohete.
4.1 Desarrollo del proyecto- paso a paso
Vamos a realizar el corte superior de una botella para colocarla en la
segunda como lo podemos visualizar en las siguientes fotografías
Una vez realizado el corte se pega la botella con súper bonder en la
parte inferior de la botella en la segunda como lo vemos en la siguiente
foto.
Se utiliza una tapa de una botella de “vive 100” para la punta del cohete,
como se muestra en la figura.
Se tomaron dos láminas de cartón plástico para realizar los alerones los
cuales eran resistentes al agua y a los golpes fuertes.
se le pegan a la botella como se muestra en la figura
Evidencia del proceso de nuestro cohete
Se le coloca la válvula de referencia TR 415
Esta pieza juega una parte fundamental en la aplicación de nuestro proyecto
debido a su diseño permite el ingreso de aire y la retención del mismo,
5 PRUEBAS DE LANZAMIENTO
De acuerdo con la información recopilada a lo largo del semestre empezamos
a seguir las pautas para el inicio del lanzamiento. El procedimiento que
realizamos se describe a continuación;
Toma de distancia de lanzamiento referencia mitad de cancha de microfútbol.
Medición de cantidad de agua.
Toma de lectura de grado de inclinación.
Toma de lectura de pedalazos de presión aplicada a la botella.
Estos aspectos fueron importantes en la generación de nuestros lanzamientos
los cuales los describimos así;
lanzamiento 1 lanzamiento 2 lanzamiento 3
Grados 45º 45º 45º
bombasos 20 30 40
Agua 20mml 25mml 22mml
Dsitancia salio de cancha aprox. 17 m aprox. 14m
LANZAMIENTO COHETE
Durante los tres ensayos no pudimos llegar al punto deseado la presión y la
cantidad de agua juega una parte fundamental en este proceso.
6 PRESENTACION DEL COHETE.
Se realiza presentación del cohete el viernes 8 de noviembre, donde iniciamos
con dos ensayos que podemos concluir así:
lanzamiento 1 lanzamiento 2
Grados 30º 35º
Bombazos 9 15
Agua 20mml 25mml
Dsitancia aprox. 15 m aprox. 17 m
LANZAMIENTO COHETE
Posterior a esto se empieza el concurso para determinar el ganador.
Se realizan algunos ajustes en la inclinación de la base y finalmente en
nuestros lanzamientos obtuvimos los siguientes resultados:
lanzamiento 1 lanzamiento 2 lanzamiento 3
Grados 35º 35º 35º
bombazos 13 15 16
Agua 20mml 25mml 22mml
Puntos 100 100 30
LANZAMIENTO COHETE
7 CONCLUSION
En la realización del proyecto podemos concluir que la fabricación del cohete hidráulico el objetivo principal, es que vuele por medio de la presión y el agua, dependiendo del peso y su estructura; se realizó la medición exacta del agua para que al introducir el aire por medio de una bomba este cumpla un papel importante para llegar a la meta propuesta con respecto al desplazamiento.
Durante el desarrollo del proyecto pudimos evidenciar la aplicación de la física y los temas vistos en clase con el objetivo de realizar un análisis y cálculos con variables presentes en el medio ambiente que influyeron para la generación de un tiro parabólico.
8 BIBLIOGRAFIA.
La información la hemos sustraído de las siguientes páginas web y libro de
manual para hacer cohetes;
http://los-cohetes.8k.com/nocion/nocion.htm https://2mp.conae.gov.ar/descargas/Materiales%20/Cohetes_de_Agua-
Manual_del_Educador.pdf
http://youtu.be/a_N2l-GwS3A