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Categories:
Mecànica.
Objectius:
Explorar la física básica del lanzamiento y movimiento de un cohete, en particular la fuerza impulsiva inicial del aire presurizado.
Materials:

 

Base de lanzamiento con fuelle manual, cohete tubular hueco de poliestireno.

Temps de Muntatge:
2 minutos.
Descripció:

Introducir el cuerpo del cohete en el lanzador y sujetar el conjunto formando un cierto ángulo con la horizontal. Presionar el fuelle con un movimiento seco. El cohete es lanzado y sigue una trayectoria parabólica.

Explicación:

- Al presionar el fuelle de golpe, la presión dentro del tubo + cohete aumenta y se fuerza la salida de aire presurizado hacia atrás. Por conservación del momento lineal del sistema aire-cohete el movimiento del cohete hacia adelante, con una cierta velocidad. Se puede ver como una “explosión” en la que dos cuerpos: el aire presurizado y el cohete salen con el mismo momento lineal en sentidos opuestos.El cohete ha adquirido así una cierta velocidad inicial (formando un cierto ángulo con la horizontal) y prosigue con el movimiento parabólico de cualquier cuerpo sometido a la fuerza gravitatoria constante.

 

Podemos analizar el detalle de la fuerza impulsiva interna que produce la explosión: esta depende de la diferencia de presiones y el área de la sección del tubo: F=(P-P0)·A. La reacción de esta fuerza, igual en módulo y de sentido opuesto, actúa sobre el cuerpo del cohete, cambiando su momento lineal. Es decir, acelerándolo desde el reposo brevemente, hasta que el cohete sale completamente del tubo y la presión interna coincide con la atmosférica.

Aplicando la 2ª ley de Newton al cohete y suponiendo que el lanzamiento es vertical:  Fneta = Fp - Fg = (P-P0)·A - mcg = mcac. 

Luego la aceleración del cohete en el brevísimo tiempo durante el que actúa la fuerza impulsiva es:  a_{c}=g\cdot \left [ \frac{\left ( P-P_{0} \right )A}{m_{c}g} -1\right ].

Es posible calcular la velocidad que alcanza el cohete suponiendo que esta aceleración actúa durante el tiempo muy breve que transcurre mientras la longitud del cohete L es extraída del tubo.