Cohete de agua

Qu es?Un cohete de agua o un cohete de botella es un tipo de cohete de modelismo que usa agua como propelente de reaccin. La cmara de presin, motor del cohete, es generalmente una botella de plstico. El agua es lanzada fuera por un gas a presin, normalmente aire comprimido, lo que impulsa el cohete segn la 3 ley de Newton.TeoraEl principio que explica la propulsin de un cohete de agua es la ley de la conservacin de la cantidad de movimiento, que es otra forma de llamar a la 3 ley de Newton o principio de accin-reaccin. Este principio establece que en ausencia de fuerzas externas la cantidad de movimiento de un sistema, p, que es el producto de su masa por su velocidad, permanece constante o lo que es lo mismo su derivada es igual a cero.La propulsin del cohete de agua puede esquematizarse como un sistema en el cual se va a producir la expulsin hacia atrs de una parte de su masa (el agua) lo que provocar un empuje que propulsar al resto del sistema hacia delante (accin-reaccin), compensndose la cantidad de movimiento total del sistema. La energa mecnica necesaria para la expulsin de esta fraccin de masa se almacena en el sistema como energa potencial en forma de gas a presin. Con la expulsin esta energa se ir convirtiendo en energa cintica, las del movimiento del agua y el cohete.La expansin del aire comprimido se produce relativamente deprisa, unos 0,2 s, lo que no permite un intercambio trmico, por lo que esta expansin puede considerarse un proceso adiabtico. Aplicando esta consideracin se puede derivar la frmula que describe la fuerza terica que sigue el agua al ser expulsada (la ecuacin de la tobera De Laval) que ser de la misma intensidad que la que empuja al cohete.Adems en su movimiento el cohete estar sometido a la fuerza de la gravedad y a la resistencia producida por la friccin con el aire que depende de las leyes de la fluidodinmica.La estabilidad de vuelo del cohete estar condicionada por la posicin del centro de masas y de la posicin del centro de presin aerodinmica. El primero tiene que encontrarse siempre delante del segundo y a una distancia que se estima empricamente como ptima cuando ambos estn separados alrededor del doble del radio del cohete. Para distancias inferiores el vuelo puede resultar inestable.El centro de presin aerodinmica representa el punto en el cual se podran concentrar de forma equivalente todas las fuerzas que frenan el movimiento del cohete debido a la resistencia del aire. El clculo de su posicin es muy complejo, pero gracias al trabajo de James Barrowman (publicado en 1966) se puede resolver usando un sistema de ecuaciones simplificado. Un mtodo alternativo ms fcil es encontrar el (baricentro) de una silueta de papel con la misma forma que la proyeccin lateral del cohete. Este punto es muy cercano al verdadero centro de presin aerodinmica. Adems la posicin del centro de presin aerodinmica se puede ajustar en cierta medida modificando la posicin y dimensiones de los alerones.