informe sobre cohete hidrodinamico
- 1. CONSTUCCIÒN Y LANZAMIENTO DE COHETES HIDRÀULICOS. ELABORADO POR: VALENTINA VILLORINA EUDINES CÀCERES JOSE LUIS VALLE FUNDACIÒN EDUCATIVA DE MONTELÌBANO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES Y FÌSICA ONCE C MONTELÌBANO, CORDOBA 27/08/2015
- 2. CONSTUCCIÒN Y LANZAMIENTO DE COHETES HIDRÀULICOS. ELABORADO POR: VALENTINA VILLORINA EUDINES CÀCERES JOSE LUIS VALLE DISEÑO DE COHETES HIDRÀULICOS CON CAPACIDAD PARA IMPACTAR DESDE DIFERENTES ÀNGULOS Y LOGRAR EL ANÀLISIS DE DIFERENTES VARIABLES. PRESENTADO A: HUMBERTO MOSQUERA PROFESOR DE FISICA DE LA FUNACIÒN EDUCATIVA DE MONELÌBANO FUNDACIÒN EDUCATIVA DE MONTELÌBANO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES Y FÌSICA ONCE C MONTELÌBANO, CORDOBA 2015
- 3. Nota de aceptación: ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ Firma del profesor encargado _______________________________ Firma del jefe de departamento ______________________________ Firma del representante de curso
- 4. Montelíbano-Córdoba; (27/08/2015) Agradecemos al profesor Humberto Mosquera, a Nuestros compañeros de clase y a la institución, por su apoyo.
- 5. AGRADECIMIENTOS Agradecemos al profesor Humberto Mosquera por el compromiso que tiene con sus estudiantes, hasta ver su aprendizaje y buen desarrollo. Gracias por la labor tan valiosa que lleva adelante día a día sin desmayar, pido a Dios que siempre le de fuerzas y sabiduría en todo lo que haga. Los estudiantes llegan y se van, pasan por su mirada, sus bellas palabras y su actuar pero usted deja en ellos su significativa huella de responsabilidad y buen desempeño. Que siempre le vaya bien, que tenga buena salud y mucha alegría, que Dios bendiga cada uno de sus días.
- 6. GLOSARIO Aerodinámica: La aerodinámica es la rama de la mecánica de fluidos que estudia las acciones que aparecen sobre los cuerpos solidos cuando un movimiento relativo entre estos y el fluido que las bañas, comprobaremos la aerodinámica cuando el cuerpo solido de la botella sea influenciado por el agua a la vez sometida por el aire, siempre en el eje horizontal positivo y la otra magnitud restante en el eje vertical. Movimiento uniformemente continuo (graficas): El movimiento de una partícula puede ser registrado y analizado con mayor comprensión por medio de una gráfica que ilustre el comportamiento de las magnitudes que intervienen. Para ello, los valores de los registros son indicados en un plano cartesiano, en el cual dos magnitudes distintas se indican en cada uno de los ejes "x" y "y". Cuando una de estas magnitudes es el tiempo, ésta se la indica siempre en el eje horizontal positivo y la otra magnitud restante en el eje vertical. Movimiento Uniformemente Continuo: La partícula avanza una distancia constante a medida que pasa el tiempo, ya que ésta posee una velocidad uniforme. La gráfica siempre es una recta lineal con inclinación. Movimiento uniformemente Acelerado: La partícula tiene movimientos en que avanza, se regresa y se queda quieta según pasa el tiempo, es decir, su gráfica NO es continua de una sola forma, sino que corresponde a un conjunto de pequeños intervalos de movimientos unidos, unos detrás de otros. Ley 3ra newton Principio de Acción y Reacción: Si un cuerpo actúa sobre otro con una fuerza (acción), éste reacciona contra aquél con otra fuerza de igual valor y dirección, pero de sentido contrario (reacción). De forma sencilla se explica diciendo que las fuerzas funcionan a pares y simultáneamente. Si uno empuja una pared, la pared le empuja a él con igual fuerza. En el momento en que la atraviesa es porque ésta ha sido más débil y acabó cediendo su fuerza. ¿Por qué si uno empuja en un sentido con una fuerza F y la pared (en este ejemplo) empuja al contrario con la misma fuerza F, las fuerzas del sistema total no se anulan? Pues porque están ejercidas sobre cuerpos diferentes, sobre la persona y sobre la pared, y por eso no forman nunca un sistema de fuerzas. Si estuvieran ejercidas sobre el mismo cuerpo se anularían y podría decirse que estamos en un estado de equilibrio dinámico (del que ya hablaremos más adelante). El vuelo de los cohetes espaciales también se explica como consecuencia del principio de acción y reacción debido a la aceleración de los gases de combustión
- 7. que despide de su motor y que le sirven de impulso contra la tierra para poder ser elevado. Se trata del mismo efecto que observamos al dejar suelto un globo que acabamos de hinchar con la boquilla abierta. Se impulsa en diferentes direcciones hasta que se deshincha del todo. Velocidad: La velocidad es la magnitud física que muestra y expresa la variación en cuanto a posición de un objeto y en función del tiempo, que sería lo mismo que decir que es la distancia recorrida por un objeto en la unidad de tiempo. Presión: La presión es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea. Aceleración: La aceleración es la magnitud física que mide la tasa de variación de la velocidad respecto del tiempo. Las unidades para expresar la aceleración serán unidades de velocidad divididas por las unidades de tiempo (en unidades del Sistema Internacional se usa generalmente) para la física. No debe confundirse la velocidad con la aceleración, pues son conceptos distintos, acelerar no significa ir más rápido, sino cambiar de velocidad. Velocidad de una reacción química: La velocidad de reacción se define como la cantidad de sustancia que se transforma en una determinada reacción por unidad de volumen y tiempo. Por ejemplo, la oxidación del hierro bajo condiciones atmosféricas es una reacción lenta que puede tardar muchos años, pero la combustión del butano en un fuego es una reacción que sucede en fracciones de segundos. Dirección: En física e ingeniería, una dirección principal se refiere a una recta de puntos formada por vectores propios de alguna magnitud física de tipo tensorial. Tiro parabólico: Se denomina movimiento parabólico al realizado por un objeto cuya trayectoria describe una parábola. Se corresponde con la trayectoria ideal de un proyectil que se mueve en un medio que no ofrece resistencia al avance y que está sujeto a un campo gravitatorio uniforme. Caída libre: En física, se denomina caída libre al movimiento de un cuerpo bajo la acción exclusiva de un campo gravitatorio. (Mosquera, 2015)
- 8. INTRODUCCION. “El cohete tiene origen en el siglo XIII en China con las Saetas de fuego, elementos bélicos propulsados por pólvora, es decir, por una reacción química. “Desde entonces hasta el siglo XVIII la pólvora fue la base de la evolución del cohete, alimentado una densa y larga serie de experiencias e intentos bélicos”. Pero el verdadero inicio de la cohetería se remonta al siglo XIX con Konstantin Eduardovitch Tsiolkovski, profesor de matemáticas y física ruso, quien contribuyó teóricamente al desarrollo de la astronáutica. Tsiolkovski hizo un análisis de gran parte de los aspectos técnicos del vuelo espacial en sus obras “Sueño de la tierra y el cielo” y “La exploración del espacio cósmico mediante aparatos de reacción”. “El estudioso ruso exploró incluso los problemas relativos a la aceleración sugiriendo por vez primera el uso de cohetes plurifase para alcanzar la velocidad de fuga y anticipando también el desarrollo de las estaciones y de las colonias espaciales.” En otra parte del mundo, Robert Goddard, norteamericano, estudió sobre la dinámica de los cohetes. En su obra “Un método para alcanzar grandes alturas” postuló la idea de construir un cohete de combustible líquido. Goddard inicio así la experimentación con cohetes de este tipo.”Aunque apenas voló 2,5 segundos, recorriendo 56 metros a una velocidad media de 103km/h, marcó el inicio de una larga serie de experiencias que llevó acabo hasta la Segunda guerramundial…”. La construcción de cohetes se formalizó con Werher Von Braun, prusiano nacido en 1912 que se inició como constructor de cohetes experimentales. Construyo varios modelos que inicialmente eran financiados por la Luptwaffe, que tenía como interés principal dotar a sus aviones con mísiles balísticas”. (fisica, 2013)
- 9. OBJETIVOS. Construir un cohete impulsado con agua a presión que sea realizado con materiales de bajo costo, con el fin, de recrear lanzamientos reales, para afianzar en nosotros los estudiantes los conceptos de leyes físicas trabajadas en las clases , como lo son; leyes de movimiento (tiro parabólico y tiro semiparabolico), Movimiento uniformemente acelerado, caída libre con rozamiento, entre otros conceptos . Simular varios lanzamientos de cohetes, específicamente agregar una reacción química fuerte a uno de los cohetes, para generar mayor alcance (velocidad) a medida que avanza la trayectoria de este, con el objetivo de observar si se incrementa la rapidez en el vuelo. Lograr minimizar el rozamiento del cohete con el aire, agregando mayor presión, y cantidad de agua, sólo si es necesario al momento del lanzamiento, (esto depende del grupo de trabajo), con el fin de lograr un mayor alcance horizontal y vertical, e incrementar el tiempo de duración en el aire de nuestro proyectil. Demostrar en una recreación sencilla la validez y la aplicación de las leyes físicas en nuestras vidas.
- 10. EL PROBLEMA. Título descriptivo del proyecto: construcción y lanzamiento de cohetes Hidráulicos. Formulación del problema: elaboración de dos proyectiles tipo cohetes , el primero proyectil lanzado a presión la cual es generada por la inyección de aire y el segundo impulsado en primera instancia por presión administrada (lanzamiento), luego de esto ya en el la trayectoria de vuelo será nuevamente impulsado por presión generada de una reacción química. Objetivos de la investigación: determinar la relación existente con respecto a dos variables, el alcance vertical de los cohetes y el alcance parabólico del primer cohete ambas variables relacionadas con la presión interna del cohete (con nivel de agua no variable). Limitaciones: el experimento podría tener distintas limitaciones entre esas podríamos encontrar: ● la expansión de los materiales al momento del lanzamiento podría imposibilitar el lanzamiento. ● la complicación al momento de tomar medidas de tiempo, velocidades, aceleraciones y demás variables que imposibilitarían dar resultados verdaderos y confiables. ● la variabilidad de los vientos el día del lanzamiento es otro factor importante, pues será este el que en gran parte defina la dirección del cohete. ● la efectividad de la reacción química utilizada en uno de los cohetes (velocidad de reacción). MARCO DE REFERENCIA. Fundamentos teóricos: Los fundamentos teóricos utilizados en nuestro trabajo son: ● velocidad ● presión ● aceleración ● velocidad de una reacción química ● dirección ● tiro parabólico ● caída libre
- 11. ● fluidos Identificación de las variables: las variables que se tomaran en el experimento para dar resultados precisos son: ● presión (psi) ● velocidad (m/s) ● aceleración (m/s^2) ● tiempo (segundo) ● Angulo (grados)
- 12. METODOLOGÍA. Diseño de técnicas de recolección de información: la recolección de las distintas variables se realizaran, por medio de tablas de datos guardando relación del orden en el que fueron tomadas esto con la finalidad de ordenar las distintas medidas tomadas. POBLACION Y MUESTRA. Técnicas de análisis: después de obtenido cada uno de los datos se organizaran en distintas tablas, cada una de estas tablas tendrá como finalidad extraer datos exactos como alcance horizontal, velocidad resultante en el tiro parabólico, aceleración, etc. ASPECTOS ADMINISTRATIVOS. Recursos humanos En este proyecto intervienen cuatro personal principal mente las cuales son: Valentina Villorina. José Luis Valle. Eudines Cáceres. Humberto Mosquera.
- 13. Presupuesto. Materiales Precio Cantidad Botella platica 2500 4 Tubería 1000 12 Válvulas 2500 2 plastilina 2500 1 Cinta 3000 2 Hojas de examen 100 4 Total $35.900 25
- 15. Base del cohete. Esta base está hecha de tubo PVC y empaques.
- 16. Graficas. Tabla de datos Volumen 0.25 ± 0.001 lt 0.50 ± 0.001 lt 0.75 ± 0.001 lt 1 ± 0.001 lt Distancia 32 ± 0.01 m 37 ± 0.01 m 44 ± 0.01 m 52 ± 0.01 m Presión 40 Psi 40 Psi 40 Psi 40 Psi Conclusión Al realizar la gráfica volumen vs distancia con una presión constante de 40 Psi podemos concluir que a mayor volumen se puede observar que la distancia recorrida aumenta notablemente de un promedio de 41.25 m
- 17. Tabla de datos Volumen 1 ± 0.001 lt 1 ± 0.001 lt 1 ± 0.001 lt 1 ± 0.001 lt Distancia 39 ± 0.01 m 36 ± 0.01 m 34 ± 0.01 m 32 ± 0.01 m Presión 10 Psi 25 Psi 35 Psi 45 Psi Conclusión Al realizar la gráfica presión vs distancia con un volumen constante de 1lt podemos concluir que a mayor presión se puede observar que la distancia recorrida disminuye notablemente de un promedio de 35.25 m. y = -5x + 205 R² = 1 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 Presión(Psi) Distancia (m) Presión vs distancia con volumen= 1lt
- 18. Conclusiones. 1. Por medio de los lanzamientos y toma de datos, pudimos obtener unas medidas justas para controlar el alcance, la propulsión y la aerodinámica del mismo. 2. Gracias a la tercera ley de newton de acción reacción se logró sustentar que la fuerza con la que sale el cohete es equivalente a la que se genera en sentido contrario a la salida del agua. 3. Al lanzar el cohete se deben tener en cuenta factores externos como el clima, ya que la lluvia y el rozamiento con el aire influyen sobre el alcance y la trayectoria del mismo. 4. La carga aerodinámica del cohete depende directamente de la forma, tamaño y ubicación adecuada de las aletas y la cabeza, lo cual garantiza estabilidad en el vuelo, asi como la resistencia a la fragmentación o desprendimiento de estos elementos en el aterrizaje.
- 19. Bibliografía fisica, d. t. (12 de 05 de 2013). monografias. Obtenido de http://www.monografias.com/trabajos71/diccionario-terminos-fisica/diccionario- terminos-fisica.shtml Mosquera, H. (2015). Centro de proyectos, una gran Idea Pedagógica:. Obtenido de http://www.humbertomosquera.com.co/