ingeniero civil

FISICA II (FIS 1102)
PROYECTO DIDACTICO
EL COHETE DE AGUA
(Documento de apoyo didáctico elaborado por el Ing. José B. Puña V.)
Pondremos en práctica la teoría y algunas cosas más en el diseño,dimensionamiento
y funcionamiento de un juguete cuyas propiedades se inscriben en la dinámica de los
fluídos.
El denominado cohete de agua es un artefacto que es propulsado por el agua, para
ello esnecesario presentar su principio de funcionamiento: Un sistema formado por
un tanque o depósito contiene agua con su volúmen interior parcialmente lleno, si el
resto del volúmen es llenado por airea determinada presión, será posible hacer mover
el conjunto si desalojamos agua a través de una abertura en el fondo
convenientemente practicada.
Vayamos por una teoría:

El cohete de agua

Eltransbordador espacial

¿Qué tienen en común?, pues que ambos funcionan a propulsión a chocho, es decir
su “motor es un cohete”; en otras palabras, debe lanzarse un chorro de materia a granvelocidad a través de una o varias toberas, esto se basa en el principio de
conservación del momentum lineal.

v

m

ve

me

La figura muestra al cohete en un instante en el que su masa es m , yse
mueve hacia arriba con velocidad v en referencia al piso. En el mismo
instante se expulsa una una masa me con velocidad ve , de tal manera
que el flujo de masa sea constante.
Nuestro sistemaestá formado por aquellas masas y su diagrama de
conservación del momentum es la que mostramos más adelante.
Transcurrido un intervalo dt la velocidad del cohete aumentará desde v
hasta v + dv ,aclaramos que este aumento no afecto a la velocidad de
salida del chorro.
Para que la velocidad v sea incrementada en dv ha tenido que
expulsarse una cierta cantidad de masa dme .
Otros impulsos yfrenos podrán actuar desde el exterior, los que
podemos simbolizar por ∑ Fext .
La ecuación del equilibrio de momentum en ambas etapas se muestra a
continuación:

e

=

+
meve

Fext dt...