teoria para practica de cohete
Páginas: 6 (1401 palabras)
Publicado: 17 de junio de 2013
Castillo del Toro Sullette
M. Pablo Rousseau Figueroa
Hidráulica Básica y tuberías
Ingeniería Civil 241
Ensenada, Baja California; a Miércoles 22 de Mayo de 2013
MEMORIA DE CALCULO PARA COHETE DE AGUA
Un cohete de agua o un cohete de botella es un tipo de cohete de modelismo que usa agua como propelente de reacción. La cámara de presión, motor delcohete, es generalmente una botella de plástico.
Teoría
A partir de la segunda ley de newton tenemos que
Donde: V es el volumen de control, A es la superficie de V y u es la velocidad relativa al sistema no inercial, W es fuerza de gravedad y Fs es fuerza sobre la superficie. La primera integral es cero y la segunda integral representa el flujo de momento neto a través de lasuperficie de control; este el termino de empuje. Se asume que el lanzamiento es directamente hacia arriba, que el chorro de agua que sale fuera de la tobera de área de salida Aex tiene propiedades uniformes, y que la única fuerza de superficie que actúa en el cohete es la resistencia al avance (drag).
Así:
Donde z es la altura que alcanza el cohete (en S), vex es la velocidad desalida del chorro de agua relativa a la superficie de control y v es la velocidad del cohete (en S). El coeficiente de arrastre es Cd. Para conocer vex, partimos del balance de masa.
Donde Vaire(t) = Vtot - Vagua(t) es el volumen del aire comprimido en el interior del cohete. Por otro lado, la masa del cohete se puede escribir como
Donde mc es la masa del cascaron del cohete y maire esla masa del aire comprimido dentro del cohete. Además, paire(0) y Taire(0) son la presión y temperatura iniciales del aire comprimido y Raire es la constante del gas. Aplicando la ecuación de Bernoulli y asumiendo que la energía cinética en la interfase aire comprimido/agua es despreciable, entonces, la velocidad para el chorro de agua queda:
Una expansión adiabática de un gas ideal concalores específicos constantes permite escribir:
Apenas el agua se agota dentro del cohete, el periodo de empuje se termina y el cohete entra en un régimen de “vuelo balística”; a partir de Bernoulli, para un coeficiente de arrastre constante, se puede deducir que:
Ecuación de Bernoulli
El principio de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido moviéndose enuna línea de corriente. Este fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinámica (1738) donde expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en un régimen de circulación por un ducto cerrado, la energía que posee el fluido permanecerá constante a lo largo de su recorrido.
La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:
1.- Cinético: es laenergía debida a la velocidad que posea el fluido.
2.- Potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea.
3.- Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.
La siguiente ecuación conocida como "Ecuación de Bernoulli" (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos términos.
Donde:
V = velocidad del fluido en la secciónconsiderada.
g = aceleración gravitatoria
z = altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia.
P = presión a lo largo de la línea de corriente.
ρ = densidad del fluido.
Aun que para aplicar la ecuación se debe de asumir ciertas restricciones como lo son la fricción interna= 0 , que es un caudal constante,
notas obre el análisis:
1- Tomamos como base el principio deBernoulli, ya que en este se describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de una línea de corriente. En nuestro caso la línea de corriente se basa en el interior de la botella a la salida o boca pasando obviamente por le cuello de la misma.
2- Teorema del transporte de Reynolds relaciona la tasa de cambio en el tiempo de una propiedad extensiva que llamaremos Η con la generación...
Castillo del Toro Sullette
M. Pablo Rousseau Figueroa
Hidráulica Básica y tuberías
Ingeniería Civil 241
Ensenada, Baja California; a Miércoles 22 de Mayo de 2013
MEMORIA DE CALCULO PARA COHETE DE AGUA
Un cohete de agua o un cohete de botella es un tipo de cohete de modelismo que usa agua como propelente de reacción. La cámara de presión, motor delcohete, es generalmente una botella de plástico.
Teoría
A partir de la segunda ley de newton tenemos que
Donde: V es el volumen de control, A es la superficie de V y u es la velocidad relativa al sistema no inercial, W es fuerza de gravedad y Fs es fuerza sobre la superficie. La primera integral es cero y la segunda integral representa el flujo de momento neto a través de lasuperficie de control; este el termino de empuje. Se asume que el lanzamiento es directamente hacia arriba, que el chorro de agua que sale fuera de la tobera de área de salida Aex tiene propiedades uniformes, y que la única fuerza de superficie que actúa en el cohete es la resistencia al avance (drag).
Así:
Donde z es la altura que alcanza el cohete (en S), vex es la velocidad desalida del chorro de agua relativa a la superficie de control y v es la velocidad del cohete (en S). El coeficiente de arrastre es Cd. Para conocer vex, partimos del balance de masa.
Donde Vaire(t) = Vtot - Vagua(t) es el volumen del aire comprimido en el interior del cohete. Por otro lado, la masa del cohete se puede escribir como
Donde mc es la masa del cascaron del cohete y maire esla masa del aire comprimido dentro del cohete. Además, paire(0) y Taire(0) son la presión y temperatura iniciales del aire comprimido y Raire es la constante del gas. Aplicando la ecuación de Bernoulli y asumiendo que la energía cinética en la interfase aire comprimido/agua es despreciable, entonces, la velocidad para el chorro de agua queda:
Una expansión adiabática de un gas ideal concalores específicos constantes permite escribir:
Apenas el agua se agota dentro del cohete, el periodo de empuje se termina y el cohete entra en un régimen de “vuelo balística”; a partir de Bernoulli, para un coeficiente de arrastre constante, se puede deducir que:
Ecuación de Bernoulli
El principio de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido moviéndose enuna línea de corriente. Este fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinámica (1738) donde expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en un régimen de circulación por un ducto cerrado, la energía que posee el fluido permanecerá constante a lo largo de su recorrido.
La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:
1.- Cinético: es laenergía debida a la velocidad que posea el fluido.
2.- Potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea.
3.- Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.
La siguiente ecuación conocida como "Ecuación de Bernoulli" (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos términos.
Donde:
V = velocidad del fluido en la secciónconsiderada.
g = aceleración gravitatoria
z = altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia.
P = presión a lo largo de la línea de corriente.
ρ = densidad del fluido.
Aun que para aplicar la ecuación se debe de asumir ciertas restricciones como lo son la fricción interna= 0 , que es un caudal constante,
notas obre el análisis:
1- Tomamos como base el principio deBernoulli, ya que en este se describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de una línea de corriente. En nuestro caso la línea de corriente se basa en el interior de la botella a la salida o boca pasando obviamente por le cuello de la misma.
2- Teorema del transporte de Reynolds relaciona la tasa de cambio en el tiempo de una propiedad extensiva que llamaremos Η con la generación...
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