Page 1

PROYECTO DE INFORMATICA “COHETE PROPULSADO POR AGUA”


INSTITUTO ALEXANDER VON HUMBOLDT

PROYECTO “LANZACOHETES DE VINAGRE”

INTEGRANTES:  LAURA PAEZ  MARIA TORNE

PROFESOR: JOSE PEREZ GAMBOA

GRADO: 10 B

AÑO: 2012


TABLA DE CONTENIDO

PROGRAMA A LLEVAR A CABO.................................................................................................. 4 TEMA DEL PROYECTO ........................................................................................................... 5 APLICACIÓN DE LA FISICA EN EL EXPERIMENTO................................................................ 6 NORMAS DE SEGURIDAD:...................................................................................................... 6


1.

PROGRAMA A LLEVAR A CABO

CALENDARIO FECHA

驴QUE HAREMOS?

08 de Mayo del 2012

Investigaci贸n sobre el proyecto a investigar.

09 mayo 2012

Recolecci贸n de datos acerca de los materiales y procedimiento.

6 de junio 2012

Proyecto en borrador

7 de junio 2012

Compra de los instrumentos para realizar el proyecto

13 de junio 2012

Segunda prueba del proyecto

14 de junio 2012

Muestra del proyecto hacia el profesor


2.

TEMA DEL PROYECTO

LANZACOHETES DE VINAGRE

Materiales:  Corcho para tapar una botella  Una botella  Tachuelas  Cinta de papel plástico  1/2 taza de agua  1/2 taza de vinagre  Bicarbonato de sodio  Pedazo de papel absorbente de 10 X 10 cm. Procedimiento: Toma el pedazo de papel absorbente y ponle una cucharadita de bicarbonato de sodio. Arróllalo bien, para que el bicarbonato quede adentro. Arma el corcho con las cintas. Prénsalas con las tachuelas. Pon el agua y el vinagre en la botella. Montaje: Busca un lugar donde el techo sea alto. Pon tu botella en el suelo y deja caer el papel con bicarbonato en el fondo. Ponle el corcho tan fuerte como puedas. Resultado: Pronto el líquido va a mojar el papel absorbente y entonces e l b i c a r b o n a t o reaccionará con el vinagre, produciendo bióxido de carbono. Pronto el corcho será lanzado al espacio.


¿Qué está pasando? Al producirse el gas bióxido de carbono, la presión aumentará dentro de la botella, lanzando el corcho. 3.

APLICACIÓN DE LA FISICA EN EL EXPERIMENTO En este experimento podemos aplicar la tercera Ley del movimiento de Isaac Newton mas conocida como acción- reacción la cual establece: “Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el primero”. Con frecuencia se enuncia como "A cada acción siempre se opone una reacción igual". En cualquier interacción hay un par de fuerzas de acción y reacción, cuya magnitud es igual y sus direcciones son opuestas. Las fuerzas se dan en pares, lo que significa que el par de fuerzas de acción y reacción forman una interacción entre dos objetos. Esto se puede notar en el retroceso a la hora que se dispara un cañón o en este caso un cohete. La fuerza de propulsión que desarrolla el cohete es igual al producto de la masa de gases que arroja en un segundo por la velocidad de los mismos, es decir: E = m.v En lo que E es igual a la fuerza de propulsión, (m) es igual al producto de la masa de los gases, y en lo que (v) es la velocidad. Por ejemplo: Si el motor de un cohete consume 10 kgs de agua por segundo, y expulsa los gases a una velocidad de 2.000 metros por segundo. El empuje obtenido seria: E=10.2000/9.8 = 2040.816

4. NORMAS DE SEGURIDAD: 1. El publico debe mantenerse alejado cuando se va a llevar a cabo el lanzamiento del cohete 2. La persona que lanzara el cohete debe estar protegida y tener un conocimiento básico acerca del lanzamiento de un cohete 3. Hacer el lanzamiento en algún lugar seguro y abierto 4. No debe guardarse ningún artículo en los bolsillos. Un encendido fortuito podría provocar lesiones, incluso graves.


¿Afecta el medio ambiente, existen restricciones de tipo legal, social o ética? Tenemos que hacerlo en algún lugar apartados de la sociedad, en el aire libre como en la cancha y se realizara con trabajos reciclables como plástico vidrio etc. 5.

HISTORIA ACERCA DE LOS COHETES PROPULSADOS A BASE DE AGUA Un water rocket, es decir, 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". Para ser original, voy a poner el mismo ejemplo que ponen todos los libros de texto: cuando tratas de saltar fuera de una barca, esta se ve propulsada hacia atrás con la misma fuerza. En el caso de un cohete, la acción propulsar "algo" hacia abajo a través de las toberas 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 las botellas 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. Ahora bien, ¿cuál es la fuerza generada por la eyección del agua? .La Segunda Ley de Newton dice que la fuerza es igual a la variación de la cantidad de movimiento. Podemos expresar la variación de la masa en función del tiempo, esta dependerá de la densidad del agua, del área del agujero por el que sale el agua, y de la velocidad a la que sale esta. Despreciando la velocidad relativa del agua dentro de la botella, podemos decir que el momento se gana casi instantáneamente, por lo que la fuerza sería igual al doble de la presión del aire por el área del agujero de salida. Puedes ver las fórmulas en esta página.

Esta es una explicación del principio, y la fórmula de la fuerza es una mera aproximación. El cálculo que hay que realizar para calcular la altura a la que puede llegar una botella en función de la masa de agua introducida, la presión y el volumen


del aire introducido y una estimación del coeficiente de rozamiento de la botella en el aire es bastante más complicado de lo que parece. Además de calcular la propulsión del agua de forma detallada, hay que calcular el empuje final que provoca la expulsión del aire comprimido contenido en la botella, que no es mucho pero lo sí lo suficiente como para alterar sustancialmente el cálculo, es decir, no se puede despreciar ni mucho menos. Todo esto aderezado con la resistencia aerodinámica de la botella. La cantidad de agua óptima que se debe introducir tampoco es trivial. El cálculo teórico también es bastante complejo. Si pones demasiada, la botella pesará mucho y hay menos volumen de aire comprimido, por lo que la energía de propulsión será menor. Y tardará más en despegar. Si pones muy poca, la cantidad de movimiento será tal baja que puede ser que ni siquiera despegue.

6.

PRACTICA Se construirá el cohete con una botella de plástico, o varias alineadas, que servirá de tanque con su boca colocada hacia abajo haciendo las veces de tobera, y se rellena de agua en su mayor parte. Entonces se colocará un tapón con una válvula que permita la introducción del aire a presión, por medio de una bomba de hinchar bicicletas, un compresor de aire o bombonas de gases no inflamables como CO2 o nitrógeno, o bien se introduce alguna sustancia efervescente. La colocación del tapón tiene que hacerse de forma que sea lo suficientemente resistente para resistir cierta presión, pero que sea capaz de soltarse antes de que la presión interna pueda reventar las paredes de plástico de la botella o que tenga un sencillo mecanismo que permita quitarlo, a distancia. Las presiones que se utilizan para estos lanzamientos generalmente están entre 500 y 1000kcPa. Cuanto mayor sea la presión interna mayor será la energía potencial acumulada. A mayor cantidad de agua mayor impulso pero también mayor peso por lo que hay que hacer un balance de estas dos variables para optimizar la altura del lanzamiento.


7.

MEDIDAS DE SEGURIDAD Los cohetes de agua emplean cantidades de energía lo suficientemente grandes para resultar peligrosas si no se manejan de forma adecuada o los materiales de construcción fallan, por lo que hay que tomar ciertas medidas de seguridad: 

 

Cuando se construye el cohete hay que hacer una test de presión para ver su resistencia. Esto se hace llenando el cohete completamente de agua y presurizándolo al menos al 50% de la presión que se piensa usar para ver si la estructura aguanta. Una botella de plástico corriente de refresco de dos litros normalmente aguanta una presión de 700 kPa sin problemas, pero debe tenerse en cuenta que no todas son perfectas y el plástico puede tener alguna irregularidad, por lo que siempre deben hacerse pruebas previas cuidadosamente. Se desaconseja usar partes metálicas en las zonas del cohete que van a soportar la presión. Si el cohete reventara podrían actuar como metralla. Por lógica tampoco deben usarse botellas de vidrio que al reventar o al caer podrían proyectar peligrosos cristales.  Cuando se realice la presurización y el lanzamiento se debe uno mantener a una distancia adecuada. Generalmente se usan cordeles para accionar el mecanismo de liberación manteniéndose lejos de posibles trayectorias inesperadas del cohete.  El chorro de agua de un cohete tiene la suficiente fuerza para romper los dedos de quien lo maneja así que nunca se debe intentar abrir con las manos para lanzarlos.  Los cohetes sólo deben lanzarse en zonas abiertas y alejadas de los viandantes a los que les pudiera caer encima o de estructuras que pudieran dañarse por su impacto.  El impacto de un cohete de agua es capaz de romper huesos, nunca deben ser disparados contra la gente, animales o propiedades. Es aconsejable usar gafas de seguridad durante su manejo. El pegamento usado para la unión de las partes del cohete debe ser apto para usarse sobre plásticos, para que no se produzca corrosión en las uniones y se debilite la estructura.


8.

UNA NUEVA MANERA DE INNOVAR ESTOS COHETES En algunos casos, los materiales con que se llevarían a cabo este proyecto pueden resultar un tanto costosos, pero lo que nosotras queremos es reciclar y ayudar al medio ambiente, no contaminando el lugar donde se realizara el proyecto. Algunos de estos materiales pueden ser el plástico, e vidrio, también se puede con bicarbonato, y se puede ver tan real como uno original. Pero es una mejor forma de ver la tercera Ley de Newton.


9.

COMIC


10.

COMIC ACERCA DEL PROYECTO

Cohete  

Acerca de como debe despegar un cohete con todo sus implementos

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you