lunes, 2 de noviembre de 2009

COHETE PROPULSADO POR AGUA

PROYECTO: COHETE PROPULSADO POR AGUA
STEFANY ESCOBAR
CARLOS GARCIA
ORLANDO CERON
JORGE GIRON

INTRODUCCION

La construcción de los cohetes de agua para el entretenimiento y para el aprendizaje se remontan desde los años 60’s del siglo anterior, donde los japoneses importan juguetes a base de un material el cual sirve para la ejecución de estos dichos juguetes, material que también sirve para los envases de gaseosas, y realizan una labor para el buen funcionamiento y fácil construcción. Antes de empezar a construir los cohetes, se debe entender el funcionamiento del mismo, el por qué se puede alcanzar tan altas alturas solo con agua y aire, se debe entender los diferentes conceptos científicos y por qué cuando hay fallas, se han violado estos. Gracias a este didáctico y maravilloso proyecto, cientos de estudiantes del todo el mundo se apropia con fascinación de conocimientos científicos los cuales los utilizamos en la vida cotidiana. También invitamos que lo realicen, absorbiendo los saberes y con las debidas precauciones que esto conlleva, para trasmitir estos conocimientos a todo aquel que desea recibirlos. OBJETIVOS •Analizar y comprender las leyes de newton y como se aplicarían en nuestro proyecto del cohete de agua. •Afrontar y evolucionar un problema desde su mínimo vital hasta su mayor trivial. •Aprender, adquirir y compartir conocimiento a través de la lúdica. LEYES DE NEWTON 1RA O LEY DE INERCIA: “En la ausencia de fuerzas exteriores, todo cuerpo continúa en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que actúe sobre él una fuerza que lo obligue a cambiar dicho estado” 2DA O LEY DE FUERZA: “La fuerza que actúe sobre un cuerpo es directamente proporcional al producto de su masa y su aceleración. F=ma” 3RA O LEY DE ACCIÓN-REACCIÓN: “Por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, esta realiza una fuerza igual pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo”. En nuestro proyecto, las leyes de Newton se cumplen de la siguiente manera: Al principio, nuestro cohete cuando está sobre la base de lanzamiento y cargado con nuestro combustible de propulsión (agua), se encuentra en un estado de reposo hasta que un agente externo actúa sobre él y cambia su forma inicial (al momento que se compromete la presión del aire y es introducido en el espacio donde ocupa el agua). La fuerza aplicada al cohete es el resultado del producto de su masa por la aceleración obtenido por la aplicación de la presión del aire. Y la aplicación de la tercera ley, es la más visible y comprendida por todos, la fuerza que actúa sobre el cuerpo (cohete) realiza una fuerza igual pero en sentido contrario. Para un mejor entendimiento: al proporcionarle al cohete una fuerza a través de la presión de aire, este desplaza el agua contenida en el envase, ocasionando una fuerza que vence la resistencia del taponamiento y ocasiona una fuerza igual, pero al encontrarse con la base del mismo, esta actúa en el sentido contrario de la primera, impulsando a nuestro cohete en forma vertical o en un ángulo de 45º, eso depende de la forma de nuestra base de lanzamiento. ALCANCES La proyección que deseamos obtener con este proyecto es apropiarnos de los conocimientos y el correcto funcionamiento para la realización y ejecución de nuestro cohete de agua, que alcance una altura ideal y concederle un diseño digno de los mejores cohetes analizados y observados en este estudio. PROCESO DE REALIZACIÓN MATERIALES + Dos envases no retornables de cualquier gaseosa (recomendación Coca-cola 2.5 L) + Cartón + Pelota de goma + Cinta Adhesiva + Silicona Líquida + Balso + Pintura en aerosol + Vinilo + Cartón paja + Puntillas + Tubería de PVC y accesorios (codos a 45º y 90º) + Papel contact HERRAMIENTAS + Bisturí + Tijeras + Marcador Sharpie + Válvula (aguja para inflar balones) + Martillo + Segueta + Pincel + Compresor 60 psi + Lápiz + Escuadras + Bomba para inflar manual DESARROLLO Tomamos los dos envases de gaseosa, marcamos con el marcador la parte superior de una de las botellas y realizamos un corte y obtenemos nuestra punta del cohete, la cual nos va a ayudar para vencer la resistencia del viento cuando este salga con propulsión. Con la cinta adhesiva, unimos esta parte obtenida a la parte inferior del mismo envase donde realizamos el corte, y así obtenemos el primer cuerpo de nuestro cohete. Con silicona líquida, pegamos este cuerpo a la otra botella de plástico, reforzamos con cinta adhesiva y tenemos ya el cuerpo completo. Para realizar las aletas, marcamos el contorno del segundo cuerpo del cohete, para facilitar la unión de estas al cuerpo. Debemos tener en cuenta el tamaño de las aletas, puesto estas nos ayudarán también a vencer la resistencia del viento y a mantener nuestro cohete un mayor tiempo en el aire. Trazamos los respectivos contornos con un lápiz y procedemos a cortar con el bisturí. Así tenemos ya nuestras aletas. Si gustamos, realizamos cuatro más para la parte superior del cuerpo completo del cohete. Con silicona líquida, procedemos a unir las aletas al cuerpo del cohete. Debemos realizar y construir una resistencia en la cual no se obtengan fugas al momento de colocar nuestro cohete en la base de lanzamiento, así que optamos por una opción que nos puede brindar estas características: una pelota de goma. Le realizamos dos cortes a esta con una marcación del pico de la botella, y también le cortamos en forma transversal dos cortes respectivamente a noventa grados, para que en el momento de cerrar el envase nos permita el sellamiento de este; antes de sellar el envase, se introduce la válvula en la pelota ya cortada, para facilitar el trabajo en cuanto el cohete este cargado con el agua. Lo sellamos y verificamos que no se tengan fugas, y así estamos listos para el primer lanzamiento de nuestro cohete. Para realizar la base de lanzamiento, tenemos dos opciones: 1.Con balso realizamos una base a 90º del piso, cortamos cuatro pedazos de 10 cm cado uno y los unimos con silicona y clavamos puntillas. Después, cortamos otros cuatro pedazos de 15 a 20 cms y perpendicularmente los unimos a la base cuadrada hecha anteriormente. Reforzamos la parte superior de esta con csartón paja y la pintamos con la pintura en aerosol. 2.Cortamos tubos de PVC a cierta medida que pueda abarcar todo nuestro cohete y a una altura similar a este, con los accesorios (codos de 45º) los unimos quedando una base de 45º con respecto al suelo. Después de las respectivas pruebas, procedemos a darle el diseño. Con papel contact de color negro, cubrimos todas las aletas, y con pintura en aerosol blanca, pintamos el cuerpo del cohete para obtener un contraste con estos dos colores. Les pintamos unos diseños de tribales y le colocamos el respectivo nombre: ICARO. PRUEBAS Y ENSAYOS Al realizar este proyecto, construimos cinco prototipos: 1.El primer prototipo lo realizamos en la hora de práctica en el laboratorio, al probarlo en el agora de la universidad, no obtuvimos el resultado esperado, mejor dicho, fracaso rotundo. No procedimos en un mejor taponamiento de este. 2.El segundo prototipo fue con una botella de plástico de 600ml, de esta forma queríamos confirmar el respectivo procedimiento de funcionamiento de cualquier cohete de agua, con una menor fuerza con una bomba para inflar manual pudimos obtener un resultado satisfactorio, pero no conforme, ya que la altura no fue la más esperada (entre 4 a 6 mts de altura). 3.En el tercer prototipo fue donde aplicaríamos ya en una escala real todos nuestros conocimientos adquiridos y correcciones a los anteriores intentos. Cambiamos la bomba por un compresor que nos daría la fuerza en un tiempo menor y el resultado fue agridulce: a pesar de que nuestro cohete funcionó con el aire proporcionado por el compresor, el ensayo fue en las instalaciones de un taller, en su INTERIOR, grave error. A esto queremos decir y dar una recomendación: estas pruebas se deben manejar con una seguridad considerable, puesto que estos cohetes salen con una fuerza que es capaz de lastimar y hacer daño. Nuestro cohete impacta con el techo del taller y se destruye. Pero lo bueno fue que funcionó y la atura del piso al techo es de mas o menos doce metros, asi que las esperanzas aumentaban. 4.En el cuarto prototipo, las pruebas las realizamos en el exterior, con la fascinación y la completa satisfacción de lograr una altura mayor a los 25 mts, aproximadamente. Lamentablemente, este prototipo cae en un techo y no se puede recuperar, por el estado de los techos de la zona. 5.Ya nuestro quinto prototipo es el definitivo, se procede a realizarle las pruebas en una zona en los exteriores y despejada y se concluye que los resultados son satisfactorios. CAUSAS DE ERROR Y RECOMENDACIONES Mencionadas anteriormente, las causas fueron principalmente: •La obtención del apropiado sello para vencer la resistencia del agua en su salida, y la pelota de goma nos dio un resultado esperado. •Enfatizamos que en la construcción de las aletas debe ser parte principal, puesto unas aletas más pequeñas que el cuerpo del cohete, no proporciona la dirección ni el vencimiento del aire deseado. •Las bases de lanzamiento deben ser sometidas a varias pruebas antes de los respectivos lanzamientos, y brindar correcciones durante y después de estos. •Al proporcionarle el aire al cohete, debemos tener en claro una cosa, no deben de haber fugas de cualquier tipo. Cuando le quisimos dar aire a nuestro tercer prototipo, era más el agua filtrada que el aire introducido en el cuerpo del cohete, es por eso que contamos con el compresor de aire, pues este nos brindó una presión mayor y una filtración casi nula. CONCLUSIONES •Se adquieren y se apropia de los conceptos básicos científicos para el buen funcionamiento del cohete. •Se realizan diferentes pruebas con diferentes prototipos antes de obtener un producto deseado. •Se analizan las causas de error y se procede a corregir estas para obtener un ideal funcionamiento. •Lo más importante, aprendemos con entusiasmo y diversión. BIBLIOGRAFÍA Cohetes de agua_ Manual del educador. Organismo de Exploración Aeroespacial del Japón, Centro de Educación Espacial, 3-1-1 Yoshinodai, Sagamihara-city, Kanagawa 229-8510, Japón http://edu.jaxa.jp/ http://en.wikipedia.org/wiki/water_rocket www.npl.co.uk/waterrockets
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