Demostración de el lanzamiento del cohete

En el siguiente vídeo se muestra el lanzamiento del cohete, y con esto el desarrollo de los experimentos anteriormente mencionados, esperamos que sea de su agrado el vídeo, ya que casi estamos concluyendo con nuestros experimentos, y con el desarrollo del cohete.

Experimento 3

A continuación se explica el desarrollo del experimento 3, el cual consta en aproximarse a un edificio, el cual sea respectivamente grande para que se pueda poner como referencia, entonces lo que se debe de hacer es acercarse al edificio ver hasta que piso o nivel del edificio llega y posteriormente medir cuanto mide cada piso  para hacer la cuenta, que sería hasta donde llego y sumarlo con las medidas de cada piso, que a continuación ilustramos la imagen de nuestro edificio referencia, el cual cada piso mide 4 metros, y la parte de hasta abajo mide 1.70 metros, pero algo que hay que considerar para ser un poco más preciso en el cálculo es de que el cohete no esta al ras del suelo, por lo que a la parte de asta abajo del edificio referencia, en nuestro caso es 1.70 se le resta la altura a la que se encuentra el cohete, que esto se refiere a que canto esta arriba conforme y dependiendo de donde hayan colocado su cohete, nosotros lo pusimos en un soporte universal entonces medimos y son 20 cm, por lo que la parte de hasta abajo seria 1.50 ya  no 1.70. Así se haría este experimento para calcular la altura, a continuación ponemos una imagen del edificio.

Avance del desarrollo cel proyecto

Como se pudo ver en la entrada pasada, ya estamos calculando experimentalmente la altura máxima alcanzada por nuestro cohete, y esa era una forma para medirla pero desarrollamos otras 2 formas más las cuales se explican a  continuación:


EXPERIMENTO 2: Al momento de que se va a lanzar el cohete y se le esta colocando el corcho se le amarra un hilo  a la boquilla de la botella, se coloca normal, como en todas las pruebas anteriores y un integrante del equipo toma con el repuesto del bolígrafo el carrete del hilo, esto para que pueda jalar el hilo sin causar tanta fricción, entonces se coloca a lado del cohete y espera a que salga proyectado, al momento que cae, se mide cuantos metros se jalaron del hilo y  esa es la altura alcanzada por el cohete. Como se muestra en la siguiente imagen, de como colocarse para la medición con el hilo

METODOS EXPERIMENTALES

CON BASE AL ANGULO

• Colocar el cohete en forma vertical
• La persona debe colocarse a una cierta distancia (8m)
• Dar 4 bombeadas al cohete
• Liberar el cohete para su despegue
• El observador con ayuda de un transportador debe calcular el ángulo donde el cohete llegue a su puto más alto
• Obtener la altura mediante el siguiente análisis:

• Medir la distancia x del triangulo con ayuda de las funciones trigonométricas , en el cual el cateto opuesto es x y el adyansente es 8m,  con esto se obtiene que x=6.928

• A x se le suma la altura del observador, desde donde mira (1.7m) y se le resta la distancia a la que esta el cohete del suelo antes de despegar (0.2m),asi se obtiene la altura total h( 8.428m)

Lo anterior es un ejemplo solamente de la aplicación de esta forma para calcular la altura máxima.

AVANCE DE ECUACIONES DEL COHETE

Para seguir avanzando en las aplicaciones de las ecuaciones del paquete didáctico se tiene que investigar algunos datos y otros cuantos calcularlos manualmente. Como por ejemplo:
1.- La presión atmosférica (depende de la zona en donde se reilase el experimento). En nuestro caso es en Naucalpan
2.- La masa total del cohete, vacío.
3.- El volumen inicial del aire.
4.- La presión inicial (la cual ya tenemos dos aproximaciones de esta, con las publicaciones pasadas se pueden basar)
Los datos anteriores se deben obtener para poder ir aplicando las fórmulas que se encuentran en el material didáctico y que iremos mencionando en posteriores publicaciones.

Comparación de nuestros datos obetenidos.

Nuestros datos que obtuvimos tanto en el manómetro como en la fórmula que anteriormente acabamos de escribir, los resultados son muy aproximados, lo que indica que nuestro manómetro funciono como lo espera vamos. Algo que nos gustaría mencionar es que según la bomba que se este empleando es como funcionara el manómetro, ya que nosotros al realizar el manómetro y la medición con tal, pudimos percatarnos de que las bombas que no son de pedal son las menos constantes ya que tienen bastante fuga de aire, por lo que la diferencia de alturas en la columna de mercurio pues varia constantemente, pero la mejor bomba que pudimos ver que funcionaba mejor es la que a continuación le ajuntaremos para que se den una idea de como es.  Y con esto acabamos nuestra comparación de resultados, (únicamente enfocándonos en la presión inicial)

PRESION INICIAL

Respecto a nuestro resultado, queremos mencionar que si coincidieron los resultados, no fueron exactamente los mismos pero fue un cálculo muy aproximado, y esto significa que si construimos bien el manómetro y que nuestra bomba introduce continuamente aire, teniendo muy pocas fugas, ya que algo que podemos mencionar es que las bombas que no son de pedal, pudimos corroborar que al introducir aire tambien se escapa, por lo que no son muy combenientes, a continuación ponemos una imagen de nuestra bomba para se den una idea o puedan observar, y que podemos garantizar, que este tipo de bombas son más uniformes y que si se escapa aire es mínima la cantidad.

Corroboración de la presión producida por nuestra bomba

En la siguiente publicación mencionaremos otro metodo que empleamos para poder asegurarnos y comparar nuestro resultado obtenidos por el manómetro de mercurio y ver, si el cálculo era correcto o por lo menos aproximado.

Por lo que emplearemos la siguiente ecuación; P= Pa(1+N(Vb/Va))    
1.- P= presión. 2.- Pa= presión atmosférica. 3.-N= numero de bombeadas que se le da. 4.- Vb= volumen de la bomba empleada (en nuestro caso y en la mayoría de las bombas es emplear la fórmula para calcular volumen  de un cilindro). 5.-Va= volumen del aire.  


Nota antes de emplear la ecuación anterior se debe medir previamente, el volumen total de la botella en la que se realisara el cohete, con la mayor exactitud que se pueda emplear.


Para un caso dado de una botella, (bonafont pequeña) la cual tiene un volumen de 367 ml., si le introducimos 177 ml., de agua el volumen del aire sería 190 ml. Ahora ya  únicamente se calcula el volumen de la bomba. Y ya se puede emplear la fórmula anteriormente anotada. 

Construcción del manómetro de mercurio.

A continuación explicaremos como se construye un manómetro de mercurio y las precaucines que se deben de tomar.

Para empezar hay que conseguir el siguiente material:
.-Mercurio.  .-Un pesado d vidrio delgado y como de 1 mt.  .-una manguera del grueso del tubo.   .-Construir un soporte en donde se pueda sujetar el tubo. .-Un soplete. .- Alambre para sujetar el tubo. .-Una jeringa. .-Una válvula para inflar balones. .-La bomba.

Para empezar dobla el tubo con el mechero calentando con mucho cuidado el tubo en forma de u , una vez que hayas doblado el tubo sujétalo muy bien al soporte que anteriormente construiste y sujétalo con el alambre, asegurándote que no se mueva. Una vez bien sujeto el tubo, añade con ayuda de la jeringa el mercurio con mucho cuidado, teniendo cuidado a que no se derrame, y teniendo el lugar en donde se hace muy bien ventilado, ya que el mercurio es un poco tóxico, una vez agregado poco a poco el mercurio, para no formar burbujas de aire dentro del manómetro coloca de un extremo del tubo una manguera para que puedas fijar la válvula de aire para que ahí pongas tu bomba, y del otro extremo coloca otra manguera esta  ultima colocando la en una tina por si llegase a derramarse el mercurio. Una vez terminado, ve cual es el cambio de mercurio, compara la parte del mercurio que sube con la que baja para que puedas tener tu altura de la que cambia, una vez teniendo este dato aplica la fórmula de presión hidrostática, que es la densidad del mercurio, la gravedad y la altura que subió, y el resultado sera la presión de tu bomba.

 

PRECAUCIONES: Para empezar debes manejar el mercurio con mucho cuidado, y tener el kit para poder limpiar el mercurio si es que se llegara a derramar, la recomendación es que lo reilases con la superbición de algún laborista o con tu profesor, y que donde lo realises tengas todas las ventanas abiertas. Otra precaución es no bombear rápido ya que el mercurio puede llegar a derramarse, así que  bombea poco a poco la bombeada.

avance en el desarrollo de las fórmulas

Para poder avanzar en las fórmulas del proyecto se tiene que tener en primer lugar la presión inicial, el volumen de la botella, la cantidad de agua que se le introducirá entre otros datos. Pero para empezar  se debe conocer la presión inicial la cual es la presión de la bomba que se estará utilizando, y para esto se debe de construir algún aparato o tener un manómetro para poder medir la presión que produce o que da la cierta bomba, por lo que nosotros nos dimos a la tarea de construir un manómetro de mercurio  para aproximarnos a una medida de cual es la presión que se introduce en una bombeada.

Dicho manómetro de mercurio es el siguiente.

AVANCE DE ECUACIONES DEL COHETE

EN LA SIGUIENTE ENTRADA AVANZAMOS EN EL DESARROLLO DE LAS FORMULAS, EN ESPECIAL LA DE LA PRESIÓN PARA EMPEZAR A VER COMO ES QUE SE COMPORTA EL COHETE EN DIFERENTES INTERVALOS DE TIEMPO

COHETE PROPULSADO POR AGUA

En el siguiente trabajo empezaremos a describir nuestro desarrollo del cohete empleando otros datos que vamos a suponer, para empezar a realizar cálculos.

Consideremos un cohete como el siguiente:

·        (M -     M) Es la masa inicia que tiene el cohete menos el cambio de masa que sufre el cohete, ese cambio de masa es debido al agua que sale disparada.

 

·        (V +     V) Es la velocidad inicial más el cambio de la velocidad que sufreel cohete.

·        El momento o cambio de ímpetu final del cohete esta dado por:

 

P(t +    t) = Mv + M   V -     MV -    M   V -      MVf

 

Despreciando                               Ya que es muy pequeña la ecuación nos queda:

§  ΔP/Δt)=-Mg =(MΔV-ΔMVe)/Δt

-Mg =M(ΔV/Δt)-(ΔM/Δt)Ve

Donde Ve=V+Vf

Despejando ΔV  queda de la siguiente manera 

Una vez que tenemos estos principios ahora si proseguimos a calcular las presiones en diferentes intervalos de tiempos, con los siguientes datos:

ü  Po = P1= 2 atmósferas = aproximadamente a 200 000 Pascales. (N/m²)

ü  Pa= 1 atmósfera = aproximadamente a 100 000  Pascales. (N/m²).

ü  Dw= 1000 kg/m³

ü  V0= 0.001 m³

ü  Ae= 0.0005 m²

A continuación aplicaremos la fórmula para calcular la presión en distintos intervalos de tiempo que uno va escogiendo para poder realizar una tabla, en este caso nuestros intervalos de tiempo serán de 0.01, 0.02. 0.03, etcétera.

 

P2= P1  - P1²  Ae       2(P1 – Pa)                 t

                 P0 V0             Dw                       

Solamente hay que despejar los datos realizar fórmulas y sale la presión, una cosa que hay que solamente que aclarar es que (Dw) es igual a la densidad del agua nos hubiera gustado colocar la “rho” pero no pudimos realizarlo así que aquí hacemos la aclaración.

SI sustituyeron bien los resultados y realizaron con exactitud sus operaciones la presión dos es igual a:

                                            P2= 185 850 pascales

Ahora para calcular la siguiente presión que sería presión 3 (P3)  se sustituye la presión dos la cual ya la conocemos en donde antes era P1, para poder realizar los cálculos, una cosa que hay que aclarar, el hecho de que P0 sea igual a P1, en este caso P0 sigue siendo P1 no vayan a remplazarla por P2, ya que esa es la presión inicial con la que inicio el cohete.

Entonces después de la aclaración de la presión P0 y sustituyendo ahora la presión 2, y aplicando la misma fórmula la presión P3  es la siguiente;

                                              P3 = 163 226 pascales.

 Y ahora así sucesivamente con las siguientes presiones hasta tener 10 presiones, para poder analizar cuáles fueron las diferentes presiones

Más videos.

Videos de la red para ejemplificar el experimento

Los vídeos que a continuación mostraremos no son nuestros, son bajados de la red pronto subiremos un vídeo de nuestro experimento para que puedan ver lo realizado en el proyecto. Esperamos que con estos vídeos puedan darse una idea del proyecto. 

Avance en el proyecto

Para poder empezar a responder nuestra pregunta planteada al principio que fe cual es la altura máxima que alcanza nuestro cohete propulsado por agua, nos encontramos con un problema que resolver, y esta es cual es la presión inicial que tiene el cohete es decir cuanta presión le metemos al bombearle, y respondiendo esta pregunta, resolviendo este problema podemos avanzar con las fórmulas dadas en el material didáctico.

Otro ejemplo de este principio de Bernoulli que se puede dar en la vida cotidiana.

Un ejemplo es cuando en una casa, las ventanas están totalmente cerradas y en ese mismo instante esta pasando un huracán por ese lugar, uno intuiría que es conveniente tener todo cerrado para que no nos pase nada, pero con este principio se demuestra que no debemos de cerrar todo, y continuación lo explicamos.

La velocidad del aire dentro de la casa es menor y esto tiene como consecuencia que habrá una mayor presión, y como afuera de la casa, arriba del techo el aire viaja a una velocidad mayor esto implica que la presión del aire de afuera sea menor, entonces lo que ocurrirá es de que como la presión dentro de la casa es mayor que el del aire, el techo saldrá volando, debido a la fuerza de empuje mayor que la de adentro, por eso recomendamos que en un momento así habrán un poco las ventanas, tampoco todas ya que esto resultaría más catastrófico.

Aplicación del principio de Bernoulli en el cohete

La explicación de como se puede explicar el principio de Bernoulli en el cohete es cuando el fluido, que en este caso es el agua, tiene una mayor presión dentro de la botella al momento de que el agua sale despojada por la presión del gas sale el agua a mayor velocidad por lo que la presión sera menor, y esto es lo que dice el principio de Bernoulli que un fluido tiene a mayor presión cuando esta el agua en la botella dentro, sin ninguna alteración en la presión, pero al momento en que el corcho sale despojado el fluido sale y a mayor velocidad menor es la presión.

Esta es la explicación que nosotros le daríamos al cohete con respecto al principio de Bernoulli.

link del articulo, Fisica de Juguetes y dispositivos sencillos.

El artículo mencionado en la entrada publicada anteriormente, a continuación ponemos el link para que puedan verlo.
http://www.loreto.unican.es/Carpeta2007/00TorreonCartes2007/M82WaterRocket.pdf

temas relacionados con el cohete

Bueno, para continuar con este desarrollo del estudio del cohete se requieren comprender cuestiones como aplicaciones del principio de Bernoulli, ecuación de continuidad, tipos de flujos, presión hidrostatica, presión atmosférico.
Para empezar la presión hidrostatica esta dada por la siguiente formula la cual dice que la presión es igual a la densidad del fluido por la gravedad  por la altura a la que se encuentre el fluido. P=dgh

La presión atmosférica es la que actúa sobre cualquier objeto que este en la Tierra, un ejemplo sería cuando se extrae agua de un garrafon con agua, ya que se crea un vacío en la bomba y pues es mayor la presión atmosférica que actúa sobre el garrafon y esta hace que el agua suba.

El estudio de los flujos que se pueden dar también se puede analizar en el cohete, los tipos de flujos que se podrían estudiar en el cohete sería FLUJO LAMINAR, FLUJO TURBULENTO y FLUJO ADIABÁTICO.
el primero es un flujo continuo sin cambios, el segundo flujo es todo lo contrario del laminar todas las moléculas se mueven en diferentes sentidos y el flujo adiabático es cuando no se transfiere calor.

La ecuación de continuidad nos es muy útil para ver como se comporta el fluido dentro de un ducto que cambia su diámetro, el fluido cambiara su velocidad, se volverá mayor en un diámetro mas pequeño, el ejemplo que se puede dar es en una manguera cuando tapamos la mitad de la boquilla sale a mayor velocidad, y con esto mayor distancia. La ecuación de continuidad seria de la siguiente forma: la densidad 1 por el área 1 por la velocidad 1 es igual a densidad 2 por el área 2 por la velocidad 2 :
                                                   d1(a1)(v1)=d2(a2)(v2)


Todo lo anterior se debe ir considerando para el estudio del cohete y sobre todo para eun artículo llamado física de juguetes y dispositivos sencillos

Link sobre conversiones de presiones

El siguiente link es una tabla en donde se presentan los diferentes tipos de presiones, y las conversiones que se pueden aplicar.

http://www.agualatinoamerica.com/docs/pdf/referencia%2011-12-02.pdf

Presión

Bueno, en nuestro trabajo tendremos que desmenuzar, lo referente a conceptos de presión, principio de bernoulli, velocidad, y es algo complejo por lo que empezamos a comprender el concepto de presión, ñas fórmulas que se aplican a este concepto, y notamos que si es algo complejo, por decir para calcular la presión hidrostática se emplea la formula  P=dgh. D=densidad del fluido, G= la gravedad y H= la altura, pero la formula anterior no se puede aplicar a un fluido que su densidad es variable, que no es constante por lo que ya entraríamos en un problema. Que poco a poco iremos resolviendo

En el siguiente link se expone como realizar un manómetro.

Buenas Noches pues en el siguiente link se anexa para que se pueda observar de como se puede construir un manómetro en casa, con mucho cuidado.

http://www.tianguisdefisica.com/globos5.htm

Material que necesitaremos.

El siguiente listado es el material que creemos necesitaremos, puede que varié, ya que puede ser que aumente o disminuya pero este es el más esencial.
- Una báscula.
- Un cronómetro.
- Un manómetro o barómetro.
- Una cámara de alta velocidad
- Hilo.
- Un metro.

Medición de nuestras variables (según nuestro conocimiento)

- Para la masa inicial pues con una báscula, pero para la masa que va variando durante el trayecto seria aplicando la segunda ley de newton que dice F= dP/ dt, siendo P=m(v).
- En la velocidad podría emplearse una referencia, como por ejemplo un edificio para ver cuantos cuadros se avanza por minuto.
- El tiempo con un cronómetro.
- Para la presión inicial con un barómetro o un manómetro  y para la presión que varía seria con conceptos de presión en gases y la presión en líquidos.
- Para la distancia se podría emplear un hilo amarrado al cohete para ver que distancia recorrió o con un metro, medir de nuestro punto en que se lanza al punto en donde llega.

Identificación de variables.

Las variables que surgieron en nuestra pregunta a responder fueron las siguientes:
- La masa.
- La velocidad.
- El tiempo.
- La presión,
- La distancia.

Agregar un nuevo articulo o fuente

El siguiente link es sobre una página de coheteeria aun no lo hemos analizado bien pero por lo que vimos, creemos que si nos puede servir demasiado.


http://calima.univalle.edu.co/revista/vol38_1/articulos/pdf/3801421.pdf

rekacion del teorema de Bernoulli con nuestra pregunta planteada

Para empezar en palabras prácticas el teorema de Bernoulli menciona que la presión en un fluído se reduce al aumentar la velocidad del dicho fluido. Y esteprincipio lo podemos estudiar y analizar en el  cohete propulsado por agua, ya que al momento en el que esta el agua (fluido)  dentro de la botella con el corcho, se esta ejerciendo una presion por el agua a hacia la botella en varias direcciones de  la botella, pero al momento de que sale propulsado por el agua debido al aire que se le esta introduciendo, el agua deja de hacer presion ya que ahora el fluido se pone en movimiento y ya no empuja hacia los lados de la botella si no ya hay una rapidez del fluido dirigiendose a la boquilla de la botella al momento de que se dispara el corcho

Fuentes

Las fuentes con las que empesamos a investigar son libros y uno que otro material de internet por el momento mencionaremos la bibliografias de uno de los libros:
ALONSO  M. (1986). Físaica, Volumen I Mecánica
               Editorial: Sitesa. México.

avance del proyecto

Des todas las preguntas que nos planteamos referente al proyecto, nos empesaremos a enfocar en 3 hasta el momento, ya que sentimos son las mas viables, 2 de esas tres preguntas las empesaremos a abordar en la mayoria con experimentos y la otra con más formulas, pero para poder responder la ultima tendremos que empezar a investigar sobre temas como, presion, presion atmosférica, diferentes temas como el de bernoulli, etc.

INTRODUCCION

A continuación daremos una breve introducción sobre el cohete propulsado por agua o "cohete mojador", el cual es un artefacto que consta de una botella de plastico, un corcho, agua, una valvula para inflar balones  y una bomba para inflar. Lo anterior solamente son los materiales que se requieren para poder realizar el experimento, que en ocaciones podemos usar como un objeto de diversión, pero en este caso nosotros lo emplearemos como un objeto de estudio en el cual podemos ejemplificar y explicar las 3 leyes de Newton, y esto ya implicaría un conocimiento mayor. Por ejemplo, la 3 era Ley que postula que a toda acción con lleva una reacción de misma intensidad pero sentido contrario, y esto lo demostramos cuando el cohete sale propulsado, la acción es que el aire empuja al agua y a suvez el agua empuja el aire y este empuja a su vez a la botella.

Con lo anterior decimos, en parte el interes por estudiar el cohete propulsado por agua, ya que no solamente lo veremos como un juguete, si no que hay que analizar el porque el cohete sale preopulsado, ¿Que deistancia recorrio? entre otras varias cuestiones, dichas cuestiones son el motivo del porque estudiar el cohete, lo cual se nos hace un tema muyinteresante, ya que uno al principio no observa todos los fenómenos que estan en el, si no hasta que los analizamos.

Avance de las hipótesis

Se realizaron en el salon planteamientos relasionados con el cohete, los cuales poco a poco iremos analisnado, por el momento ya llevamos unas preguntas con sus respectivos temas que se puede abordar, la Hipótesis y el proyecto que nos serviria para poder refutar o corroborar la Hipótesis.

Bienvenida al blog

En este blog iremos publicando las actividades que se realizaran en el salon de la materia Física 3, en la cual investigaremos temas, conceptos que se puedan aplicar a un cohete propulsado por agua. Esperamos que les agrade.