JET CAR OBJETIVO GENERAL El objetivo principal de la elaboración de este proyecto es hacer uso adecuado de la energía hidráulica en la propulsión de un carro. Objetivos específicos -Elaborar un carro con elementos de reciclaje -Propulsar este carro solamente con una botella agua y presión. -Lograr que este carro salte una rampa y que caiga en la otra parte de la rampa. -Calcular la cantidad de agua y aire necesaria o adecuada para lograr que el carro alcance la velocidad exacta para realizar el salto. antecedentes Propulsión (Propulsión a chorro) La propulsión es un sistema capaz de imprimir velocidad creciente o aceleración a un cuerpo, mediante un dispositivo que expele materia (denominado motor cohete). El concepto “propulsión” puede ser usado con otras muchas palabras, tales como: chorro de cohete o nave espacial, de esta forma se tiene “propulsión a chorro”, “propulsión de cohetes”, o “propulsión de nave espacial” etc. La propulsión a chorro tiene como principio básico la presurización de un recipiente el cual contiene algún elemento llamado masa reactiva, misma que como su nombre lo indica reacciona a la impresión o aplicación de energía. Impresión de energía Masa reactiva La impresión de energía se puede ejercer por diversos métodos, un ejemplo sencillo es una botella de sidra, cuando la agitamos la energía es liberada por la reacción del líquido carbonatado con el jugo de manzana, liberando una energía que presuriza el recipiente (botella) y busca una salida, encontrándola en el tapón de corcho cuando este empieza a ceder por la misma presión, en este ejemplo el tapón es la masa reactiva. Existen diversas aplicaciones sobre la propulsión a chorro, aunque por las proporciones de la misma, la energía que se imprime y el resultado que nos da, pasan desapercibidas en nuestras vidas diarias. Por ejemplo una cerbatana, una olla de vapor, artículos en aerosol, etc. . . . Para generar una gran cantidad de impulso por segundo, se debe emplear una gran cantidad de energía por segundo. De esta forma un motor altamente eficiente requiere grandes cantidades de energía para proporcionar grandes cantidades de empuje. Como resultado, la mayoría de los motores se diseñan para proporcionar bajos Niveles de empuje.

En la era moderna, se han efectuado estudios para eficiente el principio de la propulsión a chorro, logrando cada vez ejercer menores presiones de energía obteniendo mayores reacciones, y a su vez obteniendo como resultado el uso de este principio para la fabricación de motores potentes para la industria espacial, aviación y automotriz. La energía hidráulica se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura. La energía potencial, durante la caída, se convierte en cinética. El agua pasa por las turbinas a gran velocidad, provocando un movimiento de rotación que finalmente, se transforma en energía eléctrica por medio de los generadores. Es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua, y una vez utilizada, es devuelta río abajo. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación, y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. Todo ello implica la inversión de grandes sumas de dinero, por lo que no resulta competitiva en regiones donde el carbón o el petróleo son baratos. Sin embargo, el peso de las consideraciones medioambientales y el bajo mantenimiento que precisan una vez estén en funcionamiento centran la atención en esta fuente de energía. La fuerza del agua ha sido utilizada durante mucho tiempo para moler trigo, pero fue con la Revolución Industrial, y especialmente a partir del siglo XIX, cuando comenzó a tener gran importancia con la aparición de las ruedas hidráulicas para la producción de energía eléctrica. Poco a poco la demanda de electricidad fue en aumento. El bajo caudal del verano y otoño, unido a los hielos del invierno hacían necesaria la construcción de grandes presas de contención, por lo que las ruedas hidráulicas fueron sustituidas por máquinas de vapor con en cuanto se pudo disponer de carbón.

Segundo corte

Tercera ley del movimiento de Newton. (Ley de acción y de reacción)

La tercera Ley del Movimiento de Newton es el principio de acción y reacción. Este postula que a cada acción corresponde una reacción igual y contraria. Es decir, si un cuerpo A ejerce una acción sobre un cuerpo B, el cuerpo B reacciona y ejerce una fuerza igual y contraria sobre el cuerpo A.Los cohetes funcionan en base al mismo principio, ya que se aceleran al ejercer una gran fuerza sobre los gases que expulsan. Estos gases ejercen una fuerza igual y opuesta sobre el cohete, lo que finalmente lo

hace avanzar.Cada material, sin importar cuán duro sea, es elástico. Esto hace que al ejercer una fuerza sobre él, este también lo haga. Por ejemplo, si empujas una mesa estas ejerciendo una fuerza sobre ella; Al mirarte las manos, podrás ver qué están deformadas por la fuerza y sientes dolor. Eso quiere decir que la mesa también ejerció una fuerza sobre tus manos.

Los sistemas de propulsión como el empleado para producir movimiento de los coches a propulsión son una aplicación del principio de acción y reacción. En este caso, el aire que escapa por la presión que se forma con el agua son expulsados por la parte posterior del coche y en consecuencia el coche experimenta aceleración hacia adelante debido a la fuerza que le ejercen dicho aire liberado.

Principios de la propulsión 

Los cohetes del motor, tanto si forman parte de un propulsor masivo o de un dispositivo de baja propulsión usado para el ajuste de la estabilidad de la órbita del satélite, operan bajo el principio de que la masa es acelerada y expulsada, creando así una fuerza de reacción de acuerdo con la tercera ley de Newton. El cohete es por lo tanto un recipiente de materia y energía. La materia, que originalmente descansa en el recipiente, se transforma en un gas liberando energía cinética. Este gas escapa a través de la tobera a gran velocidad mientras que el resto de materia no gaseosa del cohete sufre un cambio de momento, resultando una fuerza de reacción. 

Empuje del cohete

 Una ecuación para la propulsión del cohete puede ser obtenida a partir de un sistema de dos elementos: un cohete de masa m y un gas de masa dm que abandona el cohete a través de la tobera. El momento neto de estos dos elementos combinados puede ser expresado por la siguiente ecuación:

 Donde N es el momento neto, v la velocidad del cohete y vees la velocidad relativa del gas que abandona la tobera.

La reducción dinámica en la masa del cohete correspondiente al incremento proporcional del gas puede expresarse como

Asumiendo que la velocidad de escape ve es constante, la aceleración de los gases a través de la tobera es cero; así

El momento neto puede ser derivado con respecto al tiempo y el resultado igualado a cero. Y considerando que dm es muy pequeña y en el límite tiende a cero, y aplicando las dos ecuaciones anteriores, obtenemos:

La primera parte de la ecuación anterior puede ser considerada como una fuerza de reacción F que actúa sobre el cohete, por lo que la ecuación la podemos reescribir como:

El signo negativo refleja el hecho de que la corriente de gas es interpretada como un número positivo y la velocidad de escape y la fuerza de reacción actúan en direcciones opuestas.

Las presiones que actúan en las paredes internas y externas en el motor del cohete, liberando energía cinética mediante la transformación de la materia en gases de escape, se muestran en la figura siguiente:

La suma de estas fuerzas produce el empuje que impulsa al cohete. Este empuje puede ser expresado por la siguiente ecuación:

Asumiendo que las presiones tienen simetría axial. Sustituyendo las integrales de las presiones internas y externas en la expresión de la fuerza de presión total, obtendremos una expresión para el cálculo del impulso del cohete:

Teniendo en cuenta que ve y pe están promediadas sobre la superficie de salida de la tobera.

El primer término de la derecha representa el incremento de momento neto en los gases acelerados y expulsados a través de la tobera y es llamado el momento de empuje. El segundo término es la resultante de las presiones que actúan sobre la superficie de salida de la tobera Ae y es llamado la presión de empuje. Por lo tanto, mediante estos conceptos podemos expresar el empuje total como:

Empuje total = Momento de empuje + Presión de empuje

Velocidad de escape

 Se puede demostrar que el empuje F es máximo cuando la presión de empuje es cero, o pe=po. La geometría de la tobera determina el valor de pe-po y por lo tanto el valor de la presión de empuje. Los motores del cohete usan toberas que inicialmente disminuyen su área para luego aumentarla. Una tobera ha de acabar correctamente expandida cuando su geometría es tal que pe=po. La velocidad de escape en el plano de salida de la tobera, ve, se puede calcular de forma aproximada usando la siguiente relación:

donde k es una constante, Ae es el área del plano de salida, At es el área del plano de empuje, Tc es la temperatura de la cámara de combustión, MW es el peso molecular de los gases de escape y f() es una función.

Los parámetros principales en la propulsión del cohete se muestran en la siguiente figura:   

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http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/fisica/Tema7c.html http://www.upv.es/satelite/trabajos/Grupo5_b99.00/Propulsi.htmhttps://www.youtube.com/watch?v=22m0DvAOv0Q