Cohete de agua
Un cohete de agua o un cohete de botella es un tipo de cohete que usa
agua como propulsor de reacción. La cámara de presión, es generalmente una
botella de plástico. El agua es lanzada fuera por un gas a presión, normalmente
aire comprimido, lo que impulsa el cohete según la 3ª ley de Newton.
Esquema
La propulsión del cohete de agua puede esquematizarse como un sistema en
el cual se va a producir la expulsión hacia atrás de una parte de su masa (el
agua) lo que provocará un empuje que propulsará al resto del sistema hacia
delante (acción-reacción), compensándose la cantidad de movimiento total del
sistema. La energía mecánica necesaria para la expulsión de esta fracción de
masa se almacena en el sistema como energía potencial en forma de gas a
presión. Con la expulsión esta energía se irá convirtiendo en energía cinética,
las del movimiento del agua y el cohete.
Práctica
Se construirá el
cohete con una botella de plástico, o varias alineadas, que servirá de tanque
con su boca colocada hacia abajo haciendo las veces de tobera. Se pueden añadir
alerones y estructuras ojivales frontales para mejorar su aerodinámica. Una vez
terminada la estructura se rellena de agua en su mayor parte. Se coloca un
tapón con una válvula que permita la introducción del aire a presión, por medio
de una bomba de hinchar bicicletas, un compresor de aire o bombonas de gases no
inflamables como CO2 o nitrógeno, o bien se introduce alguna
sustancia efervescente. La colocación del tapón tiene que hacerse de forma que
sea lo suficientemente resistente para resistir cierta presión, pero que sea
capaz de soltarse antes de que la presión interna pueda reventar las paredes de
plástico de la botella o que tenga un sencillo mecanismo que permita quitarlo,
a distancia.
Las presiones que
se utilizan para estos lanzamientos generalmente están entre 500 y 1000 kPa.
Cuanto mayor sea la presión interna mayor será la energía potencial acumulada.
A mayor cantidad de agua mayor impulso pero también mayor peso por lo que hay
que hacer un balance de estas dos variables para optimizar la altura del
lanzamiento.
Predicciones
(1)Ya que el
agua es incompresible no habrá que ejercer mayor presión que la debida
(2)Como el flujo
del chorro es uniforme e ininterrumpido, el impulso no será interrumpido
(3)Puesto que la
velocidad es rectilínea, no habrá aceleración
(4)La densidad
del agua es mayor que la del aire, el agua ayudará como impulso
(5)Como el agua
no es viscosa no habrá efectos debidos a la viscosidad, o sea retrasos
(6)La presión será la misma en todo el recorrido ya que cuando es
ejercida sobre el agua permanece constante hasta que se acaba el agua
Medidas de
seguridad
Los cohetes de
agua emplean cantidades de energía lo suficientemente grandes para resultar
peligrosas si no se manejan de forma adecuada o los materiales de construcción
fallan, por lo que hay que tomar ciertas medidas de seguridad:
-Cuando se construye el cohete hay que hacer una test de presión para ver
su resistencia. Esto se hace llenando el cohete completamente de agua y
presurizándolo aproximadamente al 50% de la presión que se piensa usar en el
lanzamiento definitivo, para ver si la estructura aguanta.
-Una botella de plástico corriente de refresco de dos litros normalmente
aguanta una presión de 700 kPa sin problemas, pero debe tenerse en cuenta que
no todas son perfectas y el plástico puede tener alguna irregularidad, por lo
que siempre deben hacerse pruebas previas cuidadosamente.
-Se desaconseja usar partes metálicas en las zonas del cohete que vayan a
soportar la presión. Si el cohete reventara podrían actuar como metralla. Por
lógica tampoco deben usarse botellas de vidrio que al reventar o al caer
podrían proyectar peligrosos fragmentos.
-Cuando se realice la presurización y el lanzamiento se debe uno mantener a
una distancia adecuada. Generalmente se usan cordeles para accionar el
mecanismo de liberación manteniéndose lejos de posibles trayectorias
inesperadas del cohete.
-El chorro de agua de un cohete tiene la suficiente fuerza para romper los
dedos de quien lo maneja, así que nunca se debe intentar abrir su espita con
las manos para lanzarlos.
-Los cohetes sólo deben lanzarse en zonas abiertas y alejadas de los
viandantes a los que les pudiera caer encima o de estructuras que pudieran
dañarse por su impacto.
-El impacto de un cohete de agua es capaz de romper huesos, nunca deben ser
disparados contra la gente, animales o propiedades.
-Es aconsejable usar gafas de seguridad durante su manejo.
-El pegamento usado para la unión de las partes del cohete debe ser apto
para usarse sobre plásticos, para que no se produzca corrosión en las uniones y
se debilite la estructura.
*Más información en http://es.wikipedia.org/wiki/Cohete_de_agua
