Resumen

Un cohete de agua está hecho de algo  simple como una botella de plástico de refresco en la que se mete agua y aire. El aire expulsa un chorro de agua por la boquilla al abrir el tapón, lo que provoca un aumento de la velocidad de la botella y su propulsión, a distancias o alturas importantes. Esto se hace debido a la acción y reacción que menciona la Tercera ley de Newton. En esta investigación  realizamos  los cálculos teóricos y las pruebas experimentales para estimar los parámetros óptimos de lanzamiento que permitan alcanzar el objetivo. En los cohetes reales, este proyecto se logra  con la combustión,  al tener el  chorro de gases de propulsión, sin  embargo, no es necesario que exista una combustión para tener un empuje elemental, como lo veremos en nuestra investigación. Un chorro de propulsión se puede conseguir al mezclar  agua y aire comprimido en un recipiente adecuado, se hace con una botella de refresco en la que se ajusta una válvula de bicicleta, en su interior se vierte un volumen de agua determinado y, después se introduce aire a presión (por ejemplo, con una bomba de mano) a través de la válvula. Al, al situar el tapón en su parte inferior,  el aire sube hasta la parte superior debido a su menor densidad,  de esta forma no podrá salir el aire hasta que se haya expulsado toda el agua.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Mi trabajo de investigación consiste en demostrar que aunque el empuje es una clave importante para la elevación de un motor cohete, este no provee una indicación de que tan alto será propulsado el mismo.

Antecedentes

Es importante distinguir entre cohetes y turborreactores. Los primeros llevan consigo la provisión de oxígeno (o una sustancia que puede suministrarlo) mientras que los últimos dependen del oxígeno del aire para quemar su combustible. Esto significa que mientras el cohete puede ser empleado en el espacio exterior (donde no hay oxígeno), el turborreactor funciona únicamente dentro de la atmósfera terrestre. Al margen de esta diferencia, ambos motores se basan en el principio enunciado por Newton: a toda acción corresponde una reacción igual y de sentido contrario.

4.1. 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.

Objetivo

Diseñar cohetes para crear la mejor propulsión que permita lanzar mayor masa a mayor velocidad y así eficientar la transportación al espacio.

Justificación

Para comprender mejor las inmensas posibilidades de los cohetes en el terreno de la Astronáutica, recordemos sus principios básicos. Ante todo debemos partir de la idea de que un cohete es un aparato volador que se desplaza siguiendo los principios expuestos por Isaac Newton en su famosa Tercera ley del Movimiento: A una fuerza llamada acción se opone otra llamada reacción, de igual magnitud, pero de sentido contrario.

Hipótesis

Si medimos la salida total en términos de capacidad de propulsión, nos dará el impulso total del motor cohete, que incorpora el elemento esencial del tiempo, o la duración del empuje.

Método (materiales y procedimiento)

Dada la imposibilidad de expeimentar con cohetes espaciales reales, elegí comprobar mi  proyecto de investigación con la construcción  de un cohete  de agua que demuestre que un chorro de propulsión se puede conseguir al mezclar agua y aire comprimido en un recipiente adecuado.Un cohete de agua se puede construir con algo tan simple como una botella de plástico para refresco en la que se ajusta una válvula de bicicleta (ver figura 1)

. Materiales:

– 2 Botellas de plástico vacias de 2 lt.

–  Tapón o corcho

–  Bomba de aire para bicicleta

– Cinta adhesiva  o pegamento

-Tabla de registro de resultados

– Válvula para inflar

–  Trozo de cartón, plástico o madera

En un espacio abierto que permita

cumplir con ciertas medidas mínimas

de seguridad. Se dispone de una serie de puntos

de lanzamiento, para llevar a cabo la

prueba completa (medida del volumen de agua, control de la presión del aire y ajuste del sistema de agarre y lanzamiento) y de un máximo de 3 intentos.

En este registro se recogen varios aspectos del diseño (tanto del cohete como del sistema de lanzamiento) y de la ejecución del ensayo que se puntúan entre 0 y 10.

Fig.2 Tabla de registro

Galería Método

Resultados

1.-Realiza una tabla para anotar los resultados, como muestra la Figura 2.

2.-Luego, arma varios diseños de cohetes de agua. Como lo señala la figura 3.

3.- Debes practicar lanzar cada tipo para registrar sus variables.

4.- Anota los resultados en tu gráfico.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Se cumplió con el objetivo del proyecto que fue diseñar un cohete de agua y sus sistemas auxiliares de llenado de aire, agarre y lanzamiento. *El objetivo final buscado es que el cohete impacte en un blanco determinado o bien alcance una distancia máxima con una presión de aire limitada.

* Se realizaron los cálculos teóricos necesarios, asimismo se validaron  mediante pruebas de campo, para estimar las variables de partida óptimas que permitan alcanzar el objetivo propuesto.

* Se demostró, por una parte, que su diseño es adecuado y, por otra, que sus cálculos son suficientemente precisos para que el cohete alcance la mayor distancia.

Bibliografía

de Podesta Michaer y NPL  (2010) “Guía para construir cohetes de agua y comprender sus principios físicos”

–

www.npl.co.uk/waterrockets

http://exploration.grc.nasa.gov/education/rocket/rktbot.html

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography