Cohete De Agua



Colegio de Ciencias y Humanidades
Plantel 1
Azcapotzalco

Física III

Proyecto:
Cohete de agua

Fluidos y/o principio de Pascal
(3° ley de Newton)

Integrantes:
Roberto Eduardo Solís Torres
Sandoval Corona Fabiola

Grupo: 587



Básicamente, un cohete de agua es un tipo de cohete (en este caso utilizamos una botella) que se ve impulsado por la presión del agua, algo bastante sencilloy fácil de realizar pero que nos ofrece una diversión increíble. Además, con este experimento todo se desarrolla de forma tal que se cumple la tercera ley de Newton.
Los cohetes funcionan bajo el principio de acción y reacción. De forma sencilla, lo que haremos será generar presión dentro de la botella introduciendo aire en su interior. Esta presión llega a un límite (el límite de la botella) ycuando esto ocurre, esa presión va a salir por algún lado. El corcho es la parte más débil del cohete así que será la salida de escape.
Construir cohetes propulsados por agua para comprender el funcionamiento de varios 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

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 la3ª ley de Newton o principio de acción-reacción.1 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 eslo mismo su derivada es igual a cero:


De esta ley, con los oportunos pasos matemáticos y sustituciones, se deriva laecuación del cohete de Tsiolskovski:



donde  es la velocidad instantánea,  la velocidad de salida del fluido por la boca,  la masa total inicial y  la masa en cada momento.
La propulsión del cohete de agua puede esquematizarse como un sistema en el cual se va a producir laexpulsión hacia atrás de una parte de su masa (el agua) 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 iráconvirtiendo en energía cinética, las del movimiento del 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 dela tobera De Laval) que será de la misma intensidad que la que empuja al cohete, quedando así:

donde  es la fuerza de propulsión,  es el radio de la boca y  la diferencia de presión entre el interior y el exterior.
Despreciando el roce aerodinámico y los cambios de presión, se puede establecer de forma aproximada la altura máxima del cohete cuando se lanza verticalmente con la siguiente expresión:2

( =Altura máxima alcanzada,  = Masa inicial del agua,  = Masa del cohete sin agua,  = Presión inicial estimada dentro del cohete,  = densidad del agua,  = aceleración de la gravedad)








Material:
Botella de 2.5lts
Cartón
Cinta canela
Cartulina
Bomba o inflador
Como hacer el cohete de agua
Es sumamente fácil, lavamos la botella perfectamente, con la cartulina medimos la parte superior de labotella y con ese diámetro obtenido realizamos un tipo cono para el pico del cohete lo adherimos con cinta.
Para los alerones construimos triángulos de cartón de 8 centímetros de altura, le colocamos tres en la parte superior de la botella (parte inferior del cohete)
Por último adherimos bien todas las piezas y colocamos el tapón de la misma sumamente apretado para saber si la presión sería la...