Cohete de agua para niños
Un cohete de agua o cohete de botella es un tipo de cohete de modelismo que usa agua para impulsarse. La parte principal del cohete, donde se guarda el agua y el aire a presión, suele ser una botella de plástico. El agua es expulsada con fuerza por aire comprimido, lo que hace que el cohete se mueva hacia adelante. Esto ocurre gracias a la tercera ley de Newton, también conocida como el principio de acción y reacción.
Contenido
¿Cómo funciona un cohete de agua?
El principio de acción y reacción
El funcionamiento de un cohete de agua se basa en un principio fundamental de la física: la tercera ley de Newton. Esta ley dice que por cada acción, hay una reacción igual y opuesta.
Imagina que empujas una pared (acción). La pared te empuja a ti con la misma fuerza, pero en dirección contraria (reacción). En un cohete de agua, la "acción" es la expulsión rápida del agua hacia abajo. La "reacción" es el empuje que recibe el cohete hacia arriba, haciéndolo volar.
La energía detrás del vuelo
La energía que impulsa el cohete se guarda dentro de la botella como aire a presión. Piensa en una pelota inflada: el aire dentro está "apretado" y quiere salir. Cuando el agua es expulsada, esta energía del aire comprimido se convierte en energía cinética, que es la energía del movimiento, tanto del agua que sale como del cohete que sube.
El aire se expande muy rápido, en menos de un segundo. Esto hace que la fuerza que empuja el cohete sea muy potente. La fuerza de propulsión depende del tamaño de la abertura por donde sale el agua y de la diferencia de presión entre el interior y el exterior del cohete.
Factores que afectan el vuelo
Mientras el cohete vuela, también actúan otras fuerzas. La gravedad lo jala hacia abajo, y la resistencia del aire lo frena. Calcular la trayectoria exacta de un cohete es complicado, pero hay programas de computadora que pueden simularlo.
Para que un cohete vuele de forma estable, su centro de masas (el punto donde se concentra todo su peso) debe estar siempre delante de su centro de presión aerodinámica (el punto donde se concentran las fuerzas que lo frenan por el aire). Si estos puntos no están bien ubicados, el cohete podría volar de forma inestable. Los alerones ayudan a ajustar la posición del centro de presión aerodinámica y a mejorar la estabilidad.
¿Cómo predecir la altura máxima?
Es posible estimar la altura máxima que alcanzará un cohete de agua si se lanza verticalmente. Para hacer un cálculo sencillo, se pueden ignorar la resistencia del aire y los cambios de presión. La altura depende de la masa inicial del agua, la masa del cohete sin agua y la presión inicial dentro del cohete.
Construyendo y lanzando un cohete de agua
Materiales y diseño
Un cohete de agua se construye generalmente con una o varias botellas de plástico unidas. La boca de la botella se coloca hacia abajo para que el agua salga por ahí, como si fuera una tobera. Se pueden añadir alerones y una punta en forma de cono para que el cohete sea más aerodinámico y vuele mejor.
Una vez que la estructura está lista, se llena la botella con agua, dejando un espacio para el aire. Luego, se coloca un tapón especial con una válvula. Por esta válvula se introduce aire a presión usando una bomba de bicicleta, un compresor de aire o botellas de gases seguros como CO2 o nitrógeno. También se pueden usar tabletas efervescentes que generen gas. El tapón debe ser lo suficientemente fuerte para soportar la presión, pero también debe poder soltarse fácilmente, a menudo con un mecanismo que se activa a distancia.
Presión y cantidad de agua
Las presiones que se usan para lanzar estos cohetes suelen estar entre 500 y 1000 kPa. Cuanta más presión, más energía se acumula. La cantidad de agua también es importante: más agua da más impulso, pero también hace que el cohete sea más pesado. Hay que encontrar un equilibrio para que el cohete alcance la mayor altura posible.
Medidas de seguridad importantes
Los cohetes de agua, aunque son divertidos, usan mucha energía y pueden ser peligrosos si no se manejan con cuidado. Es muy importante seguir estas medidas de seguridad:
- Prueba de presión: Antes de lanzar, llena el cohete completamente de agua y ponle la mitad de la presión que usarás para el lanzamiento. Así sabrás si la botella aguanta. Una botella de refresco de dos litros suele soportar 700 kPa sin problemas, pero siempre es mejor probarla.
- Evita el metal y el vidrio: No uses partes de metal en las zonas que soportan presión, ya que si el cohete explota, podrían salir disparadas como fragmentos peligrosos. Tampoco uses botellas de vidrio, porque al romperse o caer, pueden generar pedazos muy cortantes.
- Usa protección para los ojos: Siempre usa gafas de seguridad cuando estés cerca de un cohete de agua.
- Mantén distancia: Cuando estés presurizando o lanzando el cohete, mantente a una distancia segura. Usa una cuerda para activar el mecanismo de lanzamiento y así evitar estar en la trayectoria del cohete si algo sale mal.
- Cuidado con el chorro de agua: El chorro de agua que sale del cohete tiene mucha fuerza. Nunca intentes abrir la válvula con las manos para lanzarlo.
- Elige un lugar seguro: Lanza los cohetes solo en zonas abiertas, lejos de personas y de edificios que puedan dañarse.
- No apuntes a nadie: El impacto de un cohete de agua puede causar lesiones graves. Nunca lo dispares hacia personas, animales o casas.
- Usa pegamento adecuado: Asegúrate de que el pegamento que uses para unir las partes del cohete sea compatible con el plástico, para que no lo debilite.
Récords mundiales de cohetes de agua
El Royal College, Colombo, en Sri Lanka, tiene el récord mundial Guinness por lanzar la mayor cantidad de cohetes de agua al mismo tiempo. El 10 de noviembre de 2017, lanzaron 1950 cohetes a la vez.
El récord actual de mayor altura alcanzada por un cohete impulsado por agua y aire es de 830 metros (2723 pies). Este récord lo logró la Universidad de Ciudad del Cabo el 26 de agosto de 2015. Superaron el récord anterior de 623 metros (2044 pies) que tenía US Water Rockets desde 2007. El cohete que batió el récord también llevaba una cámara de video para grabar el vuelo, como parte de las reglas de la competencia.
Véase también
En inglés: Water rocket Facts for Kids
- Cohete de vapor
- Motor cohete
- Motor de reacción
