PROYECTOCOHETE HIDRAULICO

BOHÓRQUEZ BASTO JESSICA MILDRED Cod. 28749MORENO CHACON DIANA CAROLINA Cod. 27401

UNIVERSIDAD ECCITGO. GESTION DE PROCESOS INDUSTRIALES

FISICA DE FLUIDOS Y TERMODINAMICABOGOTÁ D.C.

2015

Contenido1. OBJETIVOS GENERALES..............................................................................................................3

1.1 Objetivos Específicos....................................................................................................................3

2. ANTECEDENTES..........................................................................................................................3

3. MARCO TEORICO........................................................................................................................7

4. DESARROLLO DEL PROYECTO...................................................................................................10

4.1 Elaboración - Materiales............................................................................................................10

4.2 Funcionamiento.........................................................................................................................12

5. DATOS PRACTICA DE LANZAMIENTOS......................................................................................12

6. GRAFICAS DE PRÁCTICA............................................................................................................13

7. DATOS LANZAMIENTO EN CLASE..............................................................................................15

8. EVIDENCIAS / FOTOS................................................................................................................15

9. CONCLUSIONES........................................................................................................................17

10. Bibliografía...............................................................................................................................17

COHETE HIDRAULICO

1. OBJETIVOS GENERALES

Aplicar los conocimientos adquiridos durante el semestre. Desarrollar habilidades para ejecutar proyectos prácticos sobre lo aprendido en

la clase.

1.1 Objetivos Específicos

Realizar la construcción de un cohete hidráulico funcional Lograr el lanzamiento del cohete haciendo un movimiento parabólico con

aterrizaje en zonas predeterminadas (cohetería de precisión) Desarrollar principios físicos tales como:

El principio de Pascal. El principio de acción o reacción (3ª ley de Newton). Leyes de movimiento como el tiro parabólico. Caída libre con rozamiento. Aerodinámica

2. ANTECEDENTES

En la universidad ECCI se han desarrollado varios proyectos con la temática relacionada hacia cohetes hidráulicos que podemos tomar como referencia y aprender sobre aquellas experiencias.

Yeymy Carolina Hernández Rojas. Su objetivo principal fue construir un cohete propulsado por agua para comprender el funcionamiento de varios principios físicos tales como: El principio de pascal, el principio de acción o reacción (tercera ley de newton),las leyes de movimiento, aerodinámica; las conclusiones del proyecto fueron que las dos variables principales es el ángulo del lanzamiento y el agua inyectada en la botella, se evidencio que al momento del lanzamiento se aumentaban las posibilidades al estar los elementos mojados.

https://carito19gato.wordpress.com/proyecto-cohete-hidraulico/

Eliana Liceth Cano Sarmiento, Julieth Camina Cubides Bernal y Kimberly Cristina Sánchez Torres, realizó el proyecto en el 2014 su objetivo general era usar los temas vistos en la materia como lo son la presión, termodinámica, leyes de Newton, movimiento parabólico y profundizar más en estos para así poderlos aplicar de forma correcta al momento de construir el cohete hidráulico y como resultado (conclusión) se observó que para un excelente funcionamiento del cohete hidráulico, es necesario calcular la cantidad de agua y la presión que debemos generar en el cohete, para que este vuele, tenga un movimiento parabólico y la precisión requerida.

https://ksfluiter.wordpress.com/

Gloria Alicia Tabares Pulgarin, José Efraín Romero Vargas y Juan José Garzón en el año 2013, el objetico fijado fue determinar y analizar el empuje, la presión y la fuerza ejercida por un fluido mediante una carga represada, con la cual se evidenciaría la elevación de un cohete hidráulico practicado en una botella plástica por medio de agua.Las conclusiones obtenidas durante el desarrollo del proyecto fueron 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.

http://es.slideshare.net/efrain8910/proyecto-cohete hidrulico?related=1

https://paolabsalazarfs.wordpress.com/proyecto/

Universidad Nacional de Colombia (Antecedentes)

ESTRATEGIA DE IMPLEMENTACIÓN DISEÑO DE ACTIVIDADES:

Previo al inicio de la ejecución del proyecto por parte de los estudiantes, se socializa la introducción hacia la práctica, lo que se va a realizar y los objetivos de ésta, permitiendo generar en los estudiantes interés y expectativa por la actividad.

FASE 1 (dos horas)

Diseño de plan de trabajo

Por grupos y fase de información Comprende principalmente los siguientes componentes: Motivación hacia la actividad, base teórica, formación de grupos, actividades, cronograma por equipos, recursos necesarios. En esta fase se realiza

una introducción hacia las nociones básicas sobre el tema de cohetería, y propulsión a chorro con apoyo de videos de motivación, pasando por variables y factores que se deben tener en cuenta en el desarrollo de las diferentes actividades. Se proporcionan indicaciones básicas sobre el diseño y procedimiento metodológico para desarrollar la propuesta y se plantean unas preguntas que deben ser analizadas durante el proceso para darles respuesta en el informe final.

Introducción a las nociones básicas:

Un recipiente de bajo peso y gran capacidad, como puede ser una botella de PET de refrescos, con una cantidad de agua que puede variar pero que ronda 1/3 del recipiente, y el resto aire o gas a presión (que se puede insuflar de diversas formas), con una tobera del tamaño adecuado (hay cálculos específicos según necesidades), puede lograr que la presión del gas sobre el agua haga de combustible y propulsor, al salir esta agua a gran velocidad. El principio que explica como suceso esto, 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.

En el cohete hidráulico la propulsión puede presentarse 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 adelante (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.

A volar:

Para hacer volar el cohete, es necesaria agua. Llenamos la botella hasta un tercio aproximadamente. Ponemos el tapón a presión y pinchamos en él una aguja de inflar balones, que deberá pasar sin complicaciones, pero sin dejar espacio libre a

través del agujero que hemos realizado en el tapón. Colocaremos el cohete en posición vertical, en la base de lanzamiento, enganchando una bomba de bicicleta a la aguja. Introducimos el aire y se deberá apreciar cómo ascienden las burbujas. El cohete despegará en el momento en que alcance la presión necesaria para hacer saltar el tapón. UNA VEZ INICIADO EL LLENADO DE AIRE, NO SE DEBE MANIPULAR. Ya que podría saltar el tapón en cualquier momento.

¿Sube mucho? La altura que alcance el cohete, depende de tres factores:

-el peso

-la cantidad de agua

-la fricción

Experiencia con los lanzamientos: La actividad de lanzamiento por diferentes eventos en el colegio, se vio pospuesta en varias ocasiones, finalmente se pudo realizar el miércoles 16 de Mayo (2012) donde se debió recurrir a hacerlos en la hora del descanso de la tarde para no continuar aplazándola; cabe resaltar que las estudiantes no presentaron resistencia ni actitud negativa frente a la propuesta de hacerlo en su tiempo libre.

Después de realizados los lanzamientos, se revisa detalladamente con apoyo de los videos grabados y por medio de la socialización, cuáles fueron los parámetros decisivos en la construcción de los cohetes que hicieron evidente las diferencias entre: las formas de vuelo, el alcance logrado, la altura alcanzada, y porque unos se deterioraron más que otros en el momento del impacto con el suelo.

Aunque se plantean los puntos de discusión las estudiantes son las que dirigen la socialización y llegan a ciertas conclusiones, como:

El cohete del equipo 6 no vuela durante mucho tiempo, por la forma como se construyó su ojiva, pues al tener forma cuadrada no se produce un efecto favorable entre la resistencia del aire y la parte superior del cohete

La ubicación y forma de las aletas también influye en el desempeño del vuelo. Pues los equipos 1 y 7 que fueron los que lograron mayor alcance

(eje x) y altura (eje y) respectivamente, tenían formas de aletas muy parecidos entre sí, y diferentes al resto de los equipos.

Las estudiantes opinaron sobre la falta de precisión en la medición de los tiempos, resaltando la importancia de estos datos para la obtención de resultados, y debido a su importancia acordaron elegir para el promedio dos de las tres mediciones tomadas las que mostraron menor dispersión entre sí.

http://www.bdigital.unal.edu.co/9212/1/43253404.2013.pdf

3. MARCO TEORICO

Un cohete de agua o un cohete de botella es un tipo de cohete de modelismo que usa agua como proponente 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.

Principios Físicos Principio de Pascal Principio de acción y reacción (3ra Ley de Newton) Movimiento parabólico Caída libre Aerodinámica

Los cohetes funcionan gracias al principio de acción y reacción: los gases que salen por los motores empujan al cohete en dirección contraria. Esos gases se producen al mezclar el combustible con oxígeno.

Para obtener la presión, se colocará un corcho que hace de válvula. Además, se complementa con alerones y cono de fricción.

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:

El Principio de Pascal o Ley de Pascal define 

   “la presión ejercida sobre un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido”

 El Principio de Pascal nos sirve fundamentalmente para levantar pesos muy grandes con muy poca fuerza… como se demuestra en las prensas hidráulicas, elevadores, frenos…etc.

Principio de Acción y Reacción: 

Si un cuerpo actúa sobre otro con una fuerza (acción), éste reacciona contra aquél con otra fuerza de igual valor y dirección, pero de sentido contrario (reacción).

Movimiento parabólico

Se denomina movimiento parabólico al realizado por un objeto cuya trayectoria describe una   parábola . Se corresponde con la trayectoria ideal de un proyectil que se mueve en un medio que no ofrece resistencia al avance y que está sujeto a un campo gravitatorio uniforme.

Puede ser analizado como la composición de dos movimientos rectilíneos: un movimiento rectilíneo uniforme horizontal y un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado vertical

Caída Libre

Se conoce como caída libre cuando desde cierta altura un cuerpo se deja caer para permitir que la fuerza de gravedad actué sobre el, siendo su velocidad inicial cero.En este movimientos el desplazamiento es en una sola dirección que corresponde al eje vertical (eje "Y").

Es un movimiento uniformemente acelerado y la aceleración que actúa sobre los cuerpos es la de gravedad representada por la letra g, como la aceleración de la gravedad aumenta la velocidad del cuerpo, la aceleración se toma positiva.En el vacío, todos los cuerpos tienden a caer con igual velocidad.Un objeto al caer libremente está bajo la influencia única de la gravedad. Se conoce como aceleración de la gravedad. Y se define como la variación de velocidad que experimentan los cuerpos en su caída libre. El valor de la aceleración que experimenta cualquier masa sometida a una fuerza constante depende de la intensidad de esa fuerza y ésta, en el caso de la caída de los cuerpos, no es más que la atracción de la Tierra.

Todos los cuerpos con este tipo de movimiento tienen una aceleración dirigida hacia abajo cuyo valor depende del lugar en el que se encuentren. los cuerpos dejados en caída libre aumentan su velocidad (hacia abajo) en 9,8 m/s cada segundo.

La aceleración de gravedad es la misma para todos los objetos y es independiente de las masas de éstos.En la caída libre no se tiene en cuenta la resistencia del aire. Si se desprecia la resistencia del aire y se supone que aceleración en caída libre no varía con la altitud, entonces el movimiento vertical de un objeto que cae libremente es equivalente al movimiento con aceleración constante.

AERODINAMICA

Básicamente, la aerodinámica es cómo se mueve el aire alrededor de los objetos. En un sentido un poco más técnico, sería cómo se mueven los gases al interactuar con cuerpos sólidos. El estudio de la aerodinámica es, justamente, el estudio de la interacción entre un objeto que se mueve y el medio por el cual lo hace. Las características físicas del objeto, junto con las características físicas del medio, dan como resultado una dinámica específica de movimiento. Es decir, una aceleración, dirección y velocidad determinada.

4. DESARROLLO DEL PROYECTO

4.1 Elaboración - Materiales

Cohete

Botella de plástico 600 mlm Botella de platisco de 300 mlm Cinta Negra Pistola de silicona Válvula TR415 Bomba con manómetro Pinturas – Reflectivos Silicona Papel de Radiografía

Base

Palos de madera Puntillas

Colbón para madera Tubo PVC

Elaboración del Cohete

Paso 1: Para empezar, cortaremos con el bisturí el cono de una de las botellas y lo pegaremos con silicona caliente a la parte inferior de la otra. (Un extremo del cohete)

Paso 2: Pintamos el cohete y colocamos los reflectivos, dejamos secar bien.

Paso 3: Reforzamos el extremo del cohete con cinta.

Paso 4: Lo siguiente que tenemos que hacer son las alas de nuestro cohete. Para ello, trazamos con el marcador una línea de esquina a esquina por una de las caras de la lámina de la radiografía y recortamos con el bisturí. Una vez recortadas, las pegamos a los laterales de nuestro cohete con silicona caliente y lo fijamos bien con cinta adhesiva.

Elaboración de la Base para el Cohete

Paso 1: medir la base de la estructura y cortarla con la segueta.

Paso 2: a la base medirle en donde irán los parales en donde se coloca el cohete y hacerle los orificios para que estos encajen allí.

Paso 3: medir los palos y cortarlos para que sostengan la base del cohete.

Paso 4: introducirlos con colbon para madera en los orificios anteriormente abiertos.

Paso 5: en un tubo de PVC de 4” abrirle dos orificios para que se sostengan a los parales de la estructura.

Paso 6: ajustarlos con tornillo, permitiéndole movilidad a la base del tubo PVC

4.2 Funcionamiento

Este funcionara, por un líquido (agua) que propulsará el cohete, utilizando el principio de acción y reacción.

Teniendo una lanzadera, se procede a realizar el funcionamiento del cohete.

-En primer lugar, llenamos el cohete con una cantidad indicada de agua, esta depende del tamaño de las botellas y su capacidad.

-Cerrar la botella con la válvula, esta válvula debe entrar a presión, para que no haya ningún escape de agua.

-Colocar el cohete en la lanzadera de forma vertical o inclinada, esta posición varia y depende de los grados de ángulo en que este colocada la lanzadera.

-Conectamos la válvula a la bomba

-El cohete internamente está siendo llenado de aire, se aumenta cada vez su presión interna, hasta que llega un momento determinado, donde la válvula se sale de la botella, el agua sale con presión hacia el suelo, y el cohete dirigí su vuelo.

-Luego de que el cohete se encuentra en el aire, su movimiento parabólico, depende del ángulo, la presión, el llenado de agua y sus alerones.

-El cohete comienza a descender, cae a unos metros de distancia de la salida y la punta amortigua su caída.

5. DATOS PRACTICA DE LANZAMIENTOS

Variable / ángulo de 60°CANTIDAD DE AGUA PRESIÓN DISTANCIA

100 ml 35 10 Metros150 ml 35 14.5 Metros200 ml 35 17 Metros

Variable / ángulo de 45°CANTIDAD DE AGUA PRESIÓN DISTANCIA

100 ml 35 27 Metros150 ml 60 15 Metros200 ml 40 13 Metros

Variable / ángulo de 90°CANTIDAD DE AGUA PRESIÓN DISTANCIA

100 ml 35 10 Metros150 ml 35 11 Metros200 ml 40 19 Metros

6. GRAFICAS DE PRÁCTICA

ANGULO 60° ANGULO 45° ANGULO 90°

100 100 100

35 35 35

10

27

10

DATOS

AGUA PRESION DISTANCIA MTS

ANGULO 60° ANGULO 45° ANGULO 90°

150 150 150

35

60

35

14.5 15 11

AGUA PRESION DISTANCIA MTS

ANGULO 60° ANGULO 45° ANGULO 90°

200 200 200

35 40 40

17 13 19

AGUA PRESION DISTANCIA MTS

7. DATOS LANZAMIENTO EN CLASE

Referencia mitad de cancha de microfútbol.Medición de cantidad de agua.Inclinación lanzaderaPedalazos de presión aplicada a la botella.

Los lanzamientos del día viernes 22 de Mayo, concluyeron así:

Variable / ángulo de 45°CANTIDAD DE AGUA PRESIÓN DISTANCIA PUNTOS COMPETENCIA

200 ml 35 18 Metros 0200 ml 35 14 Metros 30200 ml 35 14 Metros 30

8. EVIDENCIAS / FOTOS

9. CONCLUSIONES

-En este proyecto del cohete hidráulico, efectivamente todos los temas del marco teórico fueron puestos en práctica.-El cohete realizado, en la mayoría de lanzamientos salen con una presión de 35-La altura que alcance el cohete depende del peso, cantidad de agua, y ángulos de lanzamiento-Los alerones tienen influencia en el vuelo del mismo.-Se sustenta la 3ra ley de Newton, la fuerza con la que sale el cohete es equivalente a la que se genera en sentido contrario por la salida de agua (acción y reacción)

10. Bibliografía

http://www.monografias.com/trabajos81/caida-libre/caida-libre.shtml#ixzz3X6lVaCQB

http://movimientoparabolicokrisia.blogspot.com/ http://fisica.laguia2000.com/dinamica-clasica/leyes-de-newton/principio-

de-accion-y-reaccion-tercera-ley-de-newton https://carito19gato.wordpress.com/proyecto-cohete-hidraulico/ https://ksfluiter.wordpress.com/ http://es.slideshare.net/efrain8910/proyecto-cohete hidrulico?related=1 https://paolabsalazarfs.wordpress.com/proyecto/ http://www.bdigital.unal.edu.co/9212/1/43253404.2013.pdf