Analisis Del Movimiento De Un Cohete Propulsado Por Agua

Cohete propulsado por agua

ANALISIS DEL MOVIMIENTO DE UN COHETE PROPULSADO POR AGUA

Adolfo Paredes Rodriguez

Mecánica de Fluidos

Universidad Politecnica del Valle de Mexico

Introducción

Un cohete propulsado por agua bombeado con aire es un juguete muy difundido, que basicamente consiste en un recipiente cerrado, lleno parcialmente con agua y que contiene aire en su interior a una presion elevada. Cuando se abre un orificio en la parte inferior del recipiente, el agua expulsada ejerce una fuerza sobre el recipiente, similar al empuje que experimenta un cohete al expulsar el combustible quemado por sus toberas.

Una prediccion detallada de la trayectoria del cohete es posible usando un modelo basado en principios hidrodinamicos. Adicionalmente, debido a que un diseño efciente del cohete transforma la energia almacenada en empuje, en el modelo se pueden introducir aproximaciones que simplifican el tratamiento teorico del problema.

RESUMEN

Un cohete propulsado por agua y bombeado con aire es un juguete comun, pero es un sistema fisico razonablemente complicado cuando es cuidadosamente abordado. Se presenta en este trabajo el analisis, a partir de hidrodinamica, del movimiento de un cohete propulsado por agua, y la posterior solucion numerica para dicho problema. Al comparar con datos experimentales reportados, los resultados numericos son bastante cercanos; tambien se analiza el comportamiento de varios aspectos del sistema fisico enfuncion del tiempo, y adicionalmente la altura maxima alcanzada por el cohete en función del volumen inicial de agua dentro de este.

Palabras claves: cohete propulsado por agua, hidrodinamica, empuje, calculo numerico.

ABSTRACT

An air pumped water-propelled rocket is a common toy, but it's a reasonably complicated system when is carefully analyzed. I present in this article, from hydrodynamic equations, the rocket trajectory analysis, and the numerical solution for this problem. When the comparation is made, the model predictions are quite near respect to the experimental values; also, the behavior of some physical aspects of the system can be analyzed; additionally, it's possible to predict the maximum heights that the rocket reaches like a function of its initial volume of water.

Keywords: water rocket, hydrodynamic, thrust, numerical calculation

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