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martes, 5 de marzo de 2013

Cohete de agua con paracaídas


Una vez construida una lanzadera me dispuse a diseñar un cohete con un paracaídas que pudiera ser lanzado todas las veces que quisiera.




¿Cómo conseguir que vuele recto?


Para que el cohete vuele recto tiene que ser estable, es decir, que si algo lo hace girar en vuelo, él solito vuelva a la posición de equilibrio. 

En el aire, o en cualquier situación en la que un cuerpo no esté enganchado a nada, cualquier giro se produce alrededor del centro de gravedad (de ahí su importancia). Para que cada vez que el cohete gire aparezca una fuerza que lo restaure podemos ponerle simplemente algunas superficies verticales por debajo del centro de gravedad

Si el cohete gira (por la razón que sea) las superficies ya no estarán alineadas con el aire. Al inclinarse, desviarán el aire hacia un lado y el aire hará una reacción en sentido contrario. Funcionarán de la misma forma que un ala.

Nuestro cohete se alineará con el aire, de la misma forma que una veleta, y le impedirá dar vueltas sin control.

¿Cómo de grande debe ser el paracídas?


Una vez que ha salido toda el agua del cohete, ya no hay empuje hacia arriba, y nuestro cohete empezará a caer. En este punto sólamente actúa la fuerza de gravedad, que irá acelerando el cohete hasta que alcance su velocidad terminal.

Velocidad Terminal


El aire opone una resistencia a cualquier movimiento (que llamamos fuerza de arrastre) que aumenta mucho ( al cuadrado) al aumentar la velocidad. La fuerza de gravedad es constante con la velocidad, por lo que llegará una velocidad en la que la fuerza de gravedad es contrarrestada por la de arrastre o viceversa. En este punto, las dos fuerzas se anulan y el cohete deja de acelerar, manteniendo una velocidad constante. 
Esta velocidad es la velocidad límite o terminal, y se aplica a cualquier cuerpo que se mueva en un fluido por una fuerza constante ( normalmente la gravedad).

La velocidad terminal de la botella sola sería demasiada si no queremos reparar el cohete después de cada lanzamiento; por lo que necesitamos algo que lo frene.
Un paracaídas aumenta de golpe la resistencia con el aire en el momento de desplegarse. La fuerza de arrastre será mucho mayor que el peso, y el cohete decelerará. Al irse reduciendo la velocidad la fuerza de arrastre irá disminuyendo hasta que se alcance la nueva velocidad terminal en la que arrastre y gravedad se contrarresten de nuevo.

 

¡Necesito algún número! 


Para conseguir un valor para el diámetro del paracaídas hacemos un poquito de albañilería matemática (como dice Raúl, un profesor) y sacamos una formulita en la que podemos introducir el peso y la velocidad terminal que nos gustaría y nos sale qué diámetro deberíamos tener.

 Tomando valores de 1N (100 gramos) y 1 m/s (3.6 km/h) sale un diámetro de 1.2 metros. Ya sé alrededor de qué valores me puedo mover.            

 

  

  

 

 

 

 

 

  ¿Cómo lo hago?

 


Las superficies para estabilizar el cohete las hice con una carpeta vieja pegada con pegamento caliente.

El paracaídas se puede hacer con muchos materiales, pero debe ser ligero y que no se apelmace demasiado: tiene que desplegarse relativamente rápido. Yo escogí una bolsa de basura abierta que me coincidía más o menos con el diámetro calculado y le pegué unos cuantos hilos uniformemente.


Para que el paracaídas se abriese al final de la subida, hice una especie de capuchón con otra botella. Cuando la botella empezara a caer, el capuchón se caería y el aire abriría el paracaídas. En la práctica el capuchón se desprende antes, y en muchas ocasiones el paracaídas de abre en la subida, frenando el cohete antes de tiempo... 


y ¡5, 4, 3, 2, 1...!



4 comentarios:

  1. gracias por la aportación. yo estoy haciendo uno y me faltan datos como cual es lka proporcion de agua y la presion para conseguir el mejor resultado, lo del paracaidas es interesante, intentaré perfeccionar el metodo de despliegue,


    un saludo.

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  2. Hola! La mejor proporción de agua suele ser sobre un tercio de la botella: con menos el agua se acaba muy rápido y con más el agua sale sin fuerza al final. Aunque lo mejor es probarlo tú mismo con tu cohete ;) La presión la verdad es que me quedé con ganas de medirla bien, pero en ese momento no tenía manómetro. Le metía aire hasta que la botella empezaba a deformarse ligeramente, jejeje pero me imagino que no pasaría de los 4-5 bar.

    Mi paracaídas funcionaba muy bien, pero a veces se desplegaba antes de tiempo...

    Tenía en mente hacer una lanzadera y un cohete más potentes pero al final lo he ido dejando, a ver si lo retomo ;)

    Suerte con tu cohete, ya me contarás que tal!!

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    1. gracias de nuevo. en cuanto termine de hacerlo y de hacer experimentos comento resultados y aporto fotos.

      un cordial saludo.

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    2. Gracias a ti por querer comentar tus experimentos y más con fotos! Eso estaría genial!

      Cualquier otra cosa en la que te pueda ayudar con tus experimentos estaré encantado.

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