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