PROYECTO: COHETES DE AGUA

Los alumnos de Ciencias de 1º de bachillerato del I.E.S. "Orden de Santiago" van a realizar durante este curso 2014-2015 el proyecto "COHETES DE AGUA", los cuales los van a fabricar y lanzar. Este proyecto comprenderá el primer y segundo trimestre y sus características serán:

CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO “COHETES DE AGUA”

a)    Propuesta: diseñar y construir un cohete de agua propulsado por aire comprimido, así como el lanzador en grupos de 3 alumnos que vosotros mismos formaréis.

b)    Condiciones de la propuesta:

Cohete de agua: será construido con un mínimo de dos botellas de refresco de 2 L (de plástico PET que es el mejor para soportar la presión que vamos a suministrarle). Debe contener como mínimo alerones y lastre. No puede contener ninguna parte metálica y debe ser de un diseño atractivo (pintado, decorado, …).

Lanzador: puede ser de cualquier diseño pero debe poder adoptar diferentes ángulos de lanzamiento. El lanzador del cohete debe tener una base capaz de soportar presión del aire y agua contenida en el cohete a la vez que suministrar el aire a presión y liberar el dispositivo una vez alcance la adecuada. Además se debe poder acoplar a él una bomba de aire para bicicletas o bien un compresor –será determinado por la profesora durante el segundo trimestre, así que dejad esta parte para el final del trabajo-

c)    Trabajos a realizar y plazos de entrega:

1 trimestre:

ü  Formación de los equipos: debéis poneros un nombre relacionado con la Ciencia que luego aparecerá en vuestro cohete de agua. Debéis darlo a la profesora así como el nombre de los integrantes antes del 13 de octubre.

ü  Trabajo del anteproyecto: entrega antes del 24 de noviembre.

Se deberá entregar un anteproyecto del cohete de agua y lanzador que consistirá en un trabajo grupal donde resolveréis las siguientes cuestiones de forma razonada, utilizando siempre que sea posible esquemas y dibujos explicativos –copiando los enunciados- Dicho trabajo debe tener una portada donde se incluya el nombre del grupo y el de sus integrantes y todas las cuestiones resueltas así como una bibliografía final donde indicar todos los sitios que has consultado para ayudarte. En el caso de páginas web pon la dirección completa y no buscadores generales como google o wikipedia.

Cuestiones a resolver:

1.     Investiga sobre la historia de los cohetes y haz un resumen del desarrollo del mismo en el espacio, desde el primer cohetes espacial lanzado por el humano, tanto tripulado como no, hasta nuestros días. Busca datos y anécdotas curiosas.

2.     Los cohetes de agua se mueven de acuerdo a la tercera ley de Newton. Haz un esquema de un cohete de agua donde expliques dicha ley y su aplicación en este caso concreta.

3.     Una vez introducida la presión adecuada en el cohete el sistema es aislado, al no existir fuerzas externas sobre él, de forma que se debe cumplir la conservación del momento lineal. Si llamamos m a la masa de agua y M a la del cohete, aplica este principio en la situación inicial –el cohete de agua antes del lanzamiento- y el final –cuando ha salido todo el agua a presión de la botella- y explica a qué conclusiones puedes llegar. Haz un dibujo de la situación.

4.     En 4º E.S.O. estudiaste el Principio de Pascal que también puede aplicarse a nuestro cohete de agua. ¿En qué consiste este principio y cómo se puede aplicar a nuestro problema?

5.     Imagina que vamos a hacer un lanzamiento vertical de un cohete de agua a una velocidad inicial de 20 m/s. Calcula:

a)    ¿Cuál es el valor de su aceleración?

b)    ¿El movimiento es acelerado o decelerado? ¿por qué?

c)    ¿En cuánto tiempo alcanza su altura máxima?

d)    ¿Hasta qué altura llega?

e)    ¿Cuánto tiempo pasa desde que se lanzó hasta que vuelve a tocar tierra?

6.     Ahora vamos a realizar un lanzamiento con un ángulo óptimo para que el cohete alcance la máxima distancia posible, con la misma velocidad inicial que en el ejemplo anterior:

a)    ¿Con qué ángulo deberemos lanzarlo teóricamente? ¿por qué?

b)    ¿Qué distancia recorrerá?

c)    ¿Podría chocarse con una valla que hay en el instituto de 2,5 m de altura en algún momento del vuelo?

d)    ¿Con qué velocidad chocará contra el suelo?

7.     El caso del cohete es un poco más complicado que todo lo visto ya que mientras que va expulsando el agua la masa del sistema va disminuyendo progresivamente. Es decir, tenemos un sistema con masa variable con lo que no se puede aplicar la segunda ley de Newton. El resultado es que durante el tiempo que el cohete va disminuyendo la cantidad de agua que tiene en el depósito se ve sometido a una aceleración variable. Por tanto, el movimiento durante los primeros segundos de vuelo es sustancialmente diferente a lo que ocurre en el resto de la trayectoria. A partir del momento en el cohete queda vacío su masa ya va a ser constante y se le puede estudiar como un tiro vertical. Observa los siguientes dibujos que representan diferentes momentos en la trayectoria del cohete. Señala las fuerzas y aceleraciones presentes en cada momento y qué tipo de movimiento sigue el cohete.

 * El mejor trabajo entregado además de obtener la mayor puntuación será premiado con +0,5 puntos para cada miembro del grupo en su nota final de Junio.

2 trimestre:

El 20 de enero habrá que entregar a la profesora fotografías o video que debes ir realizando en el proceso de fabricación del cohete y el lanzador, donde se vaya observando el progreso del mismo así como el resultado final. Puedes dejarlo sin decorarlo aún. Así mismo se entregará un listado de materiales y herramientas utilizadas así como una memoria del coste económico. En el caso de que una herramienta la tuvierais en casa investigad cuál es su precio para incluirlo en el listado. Así mismo contabilizar las horas de trabajo por persona y cuál es el precio que le ponéis a cada una de ellas para también incluirlo en el coste económico final.

 El día anterior al Día del Centro habrá que llevar al instituto los cohetes y lanzadores acabados por grupos para una exposición previa en el centro. El Día del Centro se realizarán los lanzamientos a la hora acordada por la organización. Durante el lanzamiento de tu grupo uno de los miembros tomará fotos y/o video para luego hacer valoraciones en clase sobre los mismos y hacer un video final con todos los grupos.

* El cohete y lanzador con el mejor diseño será premiado con +0,5 puntos para cada miembro del equipo para su nota final de Junio.

Así mismo, el cohete que más lejos llegue y el que más tiempo de vuelo tenga será también valorado con un premio de +0,5 puntos para cada miembro del grupo para su nota final de Junio.

NOTA: las imágenes no salen en el blog. El documento completo del proyecto con explicaciones y más datos será enviado a cada alumno a través de Delphos Papas.