Cohete d

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Cohete de agua
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.
Construcción: Se realiza con materiales simples ydescartables.
* Botellas de gaseosa lisas de medio litro
* Cartón corrugado de plástico
* Pegamento
* Tijera
* Cinta
* Agua
* Lanzador
Para la tarea se toma la plancha de cartón corrugado se cortan 4 rectángulos de aproximadamente 7 cm X 15 cm, se les realiza un corte en forma de triángulo y se moldean a la forma de la botella en la ubicación que corresponde (Cerca delpico). Una vez moldeadas se pegan (pistola de silicona) al cuerpo del cohete con el ángulo en dirección al pico. Para darle mayor aerodinámica (Que sea en punta) sele adosa otra botella a la cual se le ha cortado previamente el fondo, donde se introduce la base de la primera botella, se busca que queden unidas en forma recta y se le coloca una cinta adhesiva en la unión. Con lo cual se consideraterminada la construcción.
El lanzador es un elemento un poco más elaborado el cual debe cumplir los requisitos de unir el inflador de aire y cargar el tanque de energía del cohete, el cual contiene agua, aproximadamente 1/3 del volumen de la botella, para que realice el cierre hermético neumático y un sistema de traba para realizar este proceso de carga.
Teoría
El principio que explica la propulsiónde 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 estaley, con los oportunos pasos matemáticos y sustituciones, se deriva la ecuación del cohete de Tsiolskovski:

donde v es la velocidad instantánea, vu la velocidad de salida del fluido por la boca, m0 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 (elagua) 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 movimientodel 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 mismaintensidad que la que empuja al cohete, quedando así:
F = 2πr2P
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. La ecuación final de su trayectoriaes muy compleja y se resuelve numéricamente por medio de 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 tiene que encontrarse siempre delante del segundo y a una distancia que se estima empíricamente como óptima cuando ambos están...
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