- Mié, 03 May 2006 14:30
#228500
Construcción de un cohete con materiales caseros.
Para conseguir que un cohete fabricado con materiales caseros llegue a volar, nos vamos a servir de la tercera ley de Newton.
La tercera ley de Newton (o principio de acción y reacción) afirma que si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro (acción), éste ejerce a su vez la misma fuerza, pero de sentido contrario (reacción), sobre el primero. Un ejemplo de este principio son los cohetes cuyos potentes motores queman el combustible y los expulsan por las toberas a gran velocidad hacia el exterior. Esto da lugar a un empuje (acción) que produce una reacción (fuerza igual pero de sentido contrario) que hace que el cohete avance. Cuando dicha reacción supera la fuerza de atracción de la Tierra sobre él, el cohete inicia el vuelo.
Este mismo principio es el que utilizaremos para impulsar nuestro cohete a alturas que pueden llegar hasta 100 metros.
Los materiales a utilizar son:
Una botella de plástico de PET o PVC de 1,5 o 2 litros (de cualquier refresco).
Un tapón de corcho.
Agua.
Una válvula de cámara de bicicleta.
Un tubo de plástico fino y fuerte.
Pegamento de cianocrilato.
Una bomba de inflar para bicicletas.
Una bolsa de plástico.
Hilo.
Cartón duro.
Pintura.
Madera.
Como podeis comprobar, no hay especial dificultad en conseguir los materiales que necesitamos.
La mecánica de funcionamiento de nuestro experimento se basa en lo siguiente:
Si en un recipiente (botella) cerrado (con el corcho) tenemos un fluido no comprensible (agua) y conseguimos introducir otro fluido comprensible (aire), conseguiremos que el corcho salte por la presión. Si la botella está boca abajo, el agua, impulsada por la presión que ejerce el aire, hace que salte el corcho y salga a chorro, impulsando, por la tercera ley de Newton, el cuerpo en sentido contrario (en este caso, hacia arriba).
Primero introducimos el liquido que propulsará el cohete, en nuestro caso agua, después comenzamos a llenar el cohete con el fluido comprensible (aire). Al llenar el cohete de aire y comprimirlo estamos aumentando la presión dentro del cohete; cuando la presión llega a un determinado valor, el tapón salta y el líquido es desplazado contra el suelo , de esta forma se realiza una fuerza contra el mismo a la que según la tercera ley de Newton se le opone otra fuerza igual y en sentido contrario: esta fuerza es la que hace que los cohetes se eleven.
Por lo tanto podemos afirmar que la altura que toman los cohetes es directamente proporcional a la presión a la que son sometidos los cohetes, esto quiere decir que a mayor presión mayor altura.
La presión a la que podemos someter los cohetes esta relacionada con lo ajustado que esté el tapón: cuanto más ajustado, más aire podremos introducir y por lo tanto saldrá con mayor velocidad, alcanzando mayor altura.
La cantidad de agua introducida también influye en la altura que alcanzará nuestro cohete. Así un exceso de agua hace que parte de ella se eleve con el cohete produciendo el consiguiente frenado por exceso de peso. Un defecto de agua disminuye la cantidad de movimiento hacía abajo y por tanto el cohete se elevará también menos Un tercio de agua por volumen de botella es la cantidad ideal.
Despegue:
El agua sale hacia abajo impulsando los cohetes, y haciendo que estos salgan despedidos; en el momento en que salen su velocidad es de unos 20 m/s. Como dato curioso es interesante reseñar que la velocidad a la que debe ir un cohete real para vencer el campo gravitatorio terrestre y entrar en órbita es de 11,2 km/s.
Debido al rozamiento con el aire, y sobre todo a su peso que los atrae hacia la tierra por efecto de la atracción gravitatoria, los cohetes tienen una deceleración de 9,8 m/s2 que los va frenando hasta alcanzar una altura máxima (25 -100 m); en este momento su velocidad es 0 m/s, y se inicia el descenso.
Descenso:
A partir de este momento los cohetes comienzan a descender. En el descenso se activa el sistema de apertura automática del paracaídas, que hace que el paracaídas se abra y se decelere la caída del cohete, que de esta forma cae con más suavidad evitando así que se dañe y haciendo posible su reutilización.
La estructura es simple y esta compuesta por las siguientes partes:
Fuselaje: compone el cuerpo del cohete y lo forma una botella cilíndrica de PET o PVC, con un voIumen de 1'5 o 2 litros, que podremos decorar. La botella lleva en su extremo superior un cono que disminuye notablemente el rozamiento con el aire. Este cono no va pegado, sino encajado.
Cono: el cono, además de disminuir el rozamiento del cohete al elevarse (pues lo hace más aerodinámico) aloja en su interior el paracaídas. Este es activado cuando el cohete comienzo su descenso y se activa al desprenderse la cápsula que lo contiene, que es el cono. La cápsula se desprende cuando entra aire por los orificios que con esta finalidad están situados en la base de la cápsula: el aire que entra ejerce una fuerza hacia arriba sobre la cápsula que hace que esta salga despedida. Podemos hacer también que la cápsula siga sujeta al fuselaje una vez abierta con un hilo, para evitar su pérdida.
Alerones: los alerones que llevan muchos de los cohetes están destinados a que estos mantengan una trayectoria rectilínea. Estos alerones son de una madera muy poco densa o de un cartón fuerte, pues un exceso de peso que disminuiría la altura que alcanzan los cohetes.
Sistema de Propulsión: el sistema de propulsión está compuesto por un tapón situado en la base del cohete. Para conseguir introducir el aire a través del tapón de corcho, previamente le hemos practicado un orificio, por el que introducimos el tubo de goma, sellándolo y uniéndolo al corcho a continuación con el pegamento. En el otro extremo del tubo, acoplamos la válvula de cámara de bicicleta (también pegada con el pegamento), que evitará que el aire y el agua retrocedan, y permitiéndonos acoplar la bomba de aire con la que introduciremos el aire en el cohete. El tapón debe estar calculado para que salte a una presión determinada, evitando así que el cohete pueda reventar por un exceso de presión provocado por el aire comprimido. El cálculo correcto de esta presión lo conseguiremos después de unas cuantas pruebas.
Plataforma de lanzamiento: por último, hemos construido en madera una plataforma de lanzamiento que hace que el cohete se mantenga en posición vertical en el momento del despegue.
Para conseguir que un cohete fabricado con materiales caseros llegue a volar, nos vamos a servir de la tercera ley de Newton.
La tercera ley de Newton (o principio de acción y reacción) afirma que si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro (acción), éste ejerce a su vez la misma fuerza, pero de sentido contrario (reacción), sobre el primero. Un ejemplo de este principio son los cohetes cuyos potentes motores queman el combustible y los expulsan por las toberas a gran velocidad hacia el exterior. Esto da lugar a un empuje (acción) que produce una reacción (fuerza igual pero de sentido contrario) que hace que el cohete avance. Cuando dicha reacción supera la fuerza de atracción de la Tierra sobre él, el cohete inicia el vuelo.
Este mismo principio es el que utilizaremos para impulsar nuestro cohete a alturas que pueden llegar hasta 100 metros.
Los materiales a utilizar son:
Una botella de plástico de PET o PVC de 1,5 o 2 litros (de cualquier refresco).
Un tapón de corcho.
Agua.
Una válvula de cámara de bicicleta.
Un tubo de plástico fino y fuerte.
Pegamento de cianocrilato.
Una bomba de inflar para bicicletas.
Una bolsa de plástico.
Hilo.
Cartón duro.
Pintura.
Madera.
Como podeis comprobar, no hay especial dificultad en conseguir los materiales que necesitamos.
La mecánica de funcionamiento de nuestro experimento se basa en lo siguiente:
Si en un recipiente (botella) cerrado (con el corcho) tenemos un fluido no comprensible (agua) y conseguimos introducir otro fluido comprensible (aire), conseguiremos que el corcho salte por la presión. Si la botella está boca abajo, el agua, impulsada por la presión que ejerce el aire, hace que salte el corcho y salga a chorro, impulsando, por la tercera ley de Newton, el cuerpo en sentido contrario (en este caso, hacia arriba).
Primero introducimos el liquido que propulsará el cohete, en nuestro caso agua, después comenzamos a llenar el cohete con el fluido comprensible (aire). Al llenar el cohete de aire y comprimirlo estamos aumentando la presión dentro del cohete; cuando la presión llega a un determinado valor, el tapón salta y el líquido es desplazado contra el suelo , de esta forma se realiza una fuerza contra el mismo a la que según la tercera ley de Newton se le opone otra fuerza igual y en sentido contrario: esta fuerza es la que hace que los cohetes se eleven.
Por lo tanto podemos afirmar que la altura que toman los cohetes es directamente proporcional a la presión a la que son sometidos los cohetes, esto quiere decir que a mayor presión mayor altura.
La presión a la que podemos someter los cohetes esta relacionada con lo ajustado que esté el tapón: cuanto más ajustado, más aire podremos introducir y por lo tanto saldrá con mayor velocidad, alcanzando mayor altura.
La cantidad de agua introducida también influye en la altura que alcanzará nuestro cohete. Así un exceso de agua hace que parte de ella se eleve con el cohete produciendo el consiguiente frenado por exceso de peso. Un defecto de agua disminuye la cantidad de movimiento hacía abajo y por tanto el cohete se elevará también menos Un tercio de agua por volumen de botella es la cantidad ideal.
Despegue:
El agua sale hacia abajo impulsando los cohetes, y haciendo que estos salgan despedidos; en el momento en que salen su velocidad es de unos 20 m/s. Como dato curioso es interesante reseñar que la velocidad a la que debe ir un cohete real para vencer el campo gravitatorio terrestre y entrar en órbita es de 11,2 km/s.
Debido al rozamiento con el aire, y sobre todo a su peso que los atrae hacia la tierra por efecto de la atracción gravitatoria, los cohetes tienen una deceleración de 9,8 m/s2 que los va frenando hasta alcanzar una altura máxima (25 -100 m); en este momento su velocidad es 0 m/s, y se inicia el descenso.
Descenso:
A partir de este momento los cohetes comienzan a descender. En el descenso se activa el sistema de apertura automática del paracaídas, que hace que el paracaídas se abra y se decelere la caída del cohete, que de esta forma cae con más suavidad evitando así que se dañe y haciendo posible su reutilización.
La estructura es simple y esta compuesta por las siguientes partes:
Fuselaje: compone el cuerpo del cohete y lo forma una botella cilíndrica de PET o PVC, con un voIumen de 1'5 o 2 litros, que podremos decorar. La botella lleva en su extremo superior un cono que disminuye notablemente el rozamiento con el aire. Este cono no va pegado, sino encajado.
Cono: el cono, además de disminuir el rozamiento del cohete al elevarse (pues lo hace más aerodinámico) aloja en su interior el paracaídas. Este es activado cuando el cohete comienzo su descenso y se activa al desprenderse la cápsula que lo contiene, que es el cono. La cápsula se desprende cuando entra aire por los orificios que con esta finalidad están situados en la base de la cápsula: el aire que entra ejerce una fuerza hacia arriba sobre la cápsula que hace que esta salga despedida. Podemos hacer también que la cápsula siga sujeta al fuselaje una vez abierta con un hilo, para evitar su pérdida.
Alerones: los alerones que llevan muchos de los cohetes están destinados a que estos mantengan una trayectoria rectilínea. Estos alerones son de una madera muy poco densa o de un cartón fuerte, pues un exceso de peso que disminuiría la altura que alcanzan los cohetes.
Sistema de Propulsión: el sistema de propulsión está compuesto por un tapón situado en la base del cohete. Para conseguir introducir el aire a través del tapón de corcho, previamente le hemos practicado un orificio, por el que introducimos el tubo de goma, sellándolo y uniéndolo al corcho a continuación con el pegamento. En el otro extremo del tubo, acoplamos la válvula de cámara de bicicleta (también pegada con el pegamento), que evitará que el aire y el agua retrocedan, y permitiéndonos acoplar la bomba de aire con la que introduciremos el aire en el cohete. El tapón debe estar calculado para que salte a una presión determinada, evitando así que el cohete pueda reventar por un exceso de presión provocado por el aire comprimido. El cálculo correcto de esta presión lo conseguiremos después de unas cuantas pruebas.
Plataforma de lanzamiento: por último, hemos construido en madera una plataforma de lanzamiento que hace que el cohete se mantenga en posición vertical en el momento del despegue.
·T·H·C·