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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE CARRO A PROPULSIÓN HIDRAÚLICA
FISICA MECÁNICA
Presentado por:MARYI ALEXANDRA BALLÈN ORTIZ
HARRISON CAMILO TANGUA LINARESANDRES GUERRA GUERRA
Presentado a:JAVIER BOBADILLA
UNIVERSIDAD – ECCIFISICA MECANICA
BOGOTÁ D.C – 2015
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN
3. OBJETIVO
3.1 OBJETIVO GENERAL
3.2 OBJETIVO ESPECIFICO
4. MARCO TEÓRICO.
5. ANTECEDENTES
5.1 CARRO PROPULSIÓN CHORRO ANTES –AHORA
5.2 ANTECEDENTES PROYECTOS CARROS AGUA ESTUDIANTES
6. METODOLOGIA
6.1 PROCEDIMIENTO
6.2 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE LANZAMIENTO.
7. ANEXOS
7.1 Fotografías
8. RECURSOS
9. CONCLUSIONES.
10. BIBLIOGRAFIA.
INTRODUCCIÓN
El proyecto de investigación se desarrolla teniendo en cuenta los conceptos
adquiridos en el aula de clase y la metodología adecuada para la construcción del
carro a propulsión hidráulica.
El siguiente proyecto tendrá como fin la creación de un carro hidráulico que sea
capaz de moverse por si solo y de saltar los distintos obstáculos como prueba de
que se realizó correctamente utilizando la ayuda de materiales reciclables como
botellas, cartón, tapas, entre otros y por otro lado materiales no reciclables como
lo son llantas de goma, tubos de agua etc.
De igual forma probando en diferentes tipos de terreros como lo es arena, tierra y
otros sitios para ver si el vehículo está en perfectas condiciones y soporta
diferentes temperaturas, todo esto se hace con el fin de poder aprender cómo
aplicar lo visto en clase en el cotidiano, de esta manera, aplicando las ecuaciones
y leyes de la hidráulica.
3. OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
Construir un diseño creativo e innovador de un carro a propulsión
hidráulica utilizando en mayor cantidad materiales reciclados para la
construcción de cada una de sus partes; siempre teniendo en cuenta los
conocimientos adquiridos en el aula de clase y aplicando principios
básicos de la física mecánica.
3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS Consultar antecedentes y procesos para realizar carros hidráulicos.
Investigar conceptos y teorías, leyes de newton e hidráulica para aplicar
dichos conceptos durante el proceso de construcción y prueba.
Diseñar un proceso paso a paso para la creación del carro hidráulico.
Analizar y tener en cuenta el peso, diseño y estructura del carro hidráulico
asimismo la cantidad de agua y presión a la que se somete el carro; y de
este modo brindar estabilidad al carro.
4. MARCO TEÓRICO.
La propulsión es un sistema capaz de imprimir velocidad creciente o aceleración a
un cuerpo, mediante un dispositivo que expele materia (denominado motor
cohete). 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
eficientar 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.
Diagrama de Propulsión a chorro
LEYES DE NEWTON
La primera ley de Newton,
conocida también como Ley de
inercia, nos dice que si sobre un
cuerpo no actúa ningún otro, este
permanecerá indefinidamente
moviéndose en línea recta con
velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero).
La Primera Ley de Newton dice que para que un cuerpo altere su movimiento es
necesario que exista algo que provoque dicho cambio. Ese algo es lo que
conocemos como fuerzas. Estas son el resultado de la acción de unos cuerpos
sobre otros.
La Segunda ley de Newton se
encarga de cuantificar el concepto de
fuerza. Nos dice que la fuerza neta
aplicada sobre un cuerpo es
proporcional a la aceleración que
adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo,
de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera: F = m a
La tercera ley, también conocida
como Principio de
acción y reacción nos
dice que si un cuerpo
A ejerce una acción
sobre otro cuerpo B,
éste realiza sobre A
otra acción igual y de
sentido contrario.
Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por
ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para
impulsarnos. La reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba.
5. ANTECEDENTES
CONSTRUCCIÓN CARRO PROPULSIÓN
5.1 CARRO PROPULSIÓN CHORRO ANTES –AHORA
PRINCIPIO Whittle, Frank (1907 - 1996), Aviador e inventor británico, fue el
creador del motor de propulsión a chorro que lleva su nombre, con el que se
realizaron los primeros vuelos en 1941. En el mismo año se trasladó a Estados
Unidos para colaborar en el perfeccionamiento de motores del mismo tipo. En
1948, en reconocimiento a sus trabajos, fue ennoblecido por el gobierno y
galardonado con una recompensa de 100,000 libras esterlinas.
ACTUALIDAD La propulsión a chorro es de gran utilidad en la vida diaria se utiliza en diferentes
medios; algunos ejemplos son la olla de vapor, artículos en aerosol y se han
efectuado estudios para el uso eficiente del 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
también la propulsión es una parte importante no solamente para el lanzamiento
de naves espaciales, sino también para la navegación.
Desde hace ya varios años se trabaja lo que es el impulso de carros de botella ya
que las mismas leyes de propulsión aplican y las investigaciones han arrojado tipo
de energía ya que no contamina el medio ambiente. Las empresas británicas se
unen para sacar al mercado la más avanzada forma de conversión y
aprovechamiento de energía para impulsar un auto y hasta para energizar una
casa entera. El agua no suena como nada novedoso para generar energía, fue
uno de los primeros elementos de que se sirvió el hombre para su desarrollo. Se
buscara aprovechar al máximo los elementos utilizados y se revisara las grandes
y modernas plantas hidroeléctricas y termoeléctricas
5.2 ANTECEDENTES PROYECTOS CARROS PROPULSIÓN A CHORRO ESTUDIANTES DE LA UNIVERSIDAD ECCI.
A través de entrevistas a estudiantes de la Universidad ECCI, se logró recolectar
información primaria acerca de los antecedentes del carro a propulsión
hidráulica; teniendo en cuenta los trabajos y ensayos ya realizados por parte de
los estudiantes ECCI sobre la metodología que utilizaron y los posibles
inconvenientes que podrían presentarse durante el momento de la prueba, se
tomó como base cada uno de los procesos investigativos ya realizados.
Durante la realización del experimento se encontró que:
La velocidad del carro depende de varios factores como lo son la presión y
fuerza que se ejerce sobre el carro, se debe tener en cuenta la cantidad de
agua y presión para que de este modo pueda alcanzar su velocidad
máxima y poder superar el obstáculo, de un lado al otro.
El inconveniente que generalmente se presenta es la dirección que toma el
carro debido a la presión que se ejerce el carro se le desvía y sale
disparado a los lados ya que no se cuenta más que con el impulso el cual
saldrá con mucha potencia alcanzando una velocidad máxima y
desacelerando.
Proyecto carro propulsión a chorro a base de materiales reciclables,
experimento de la tercera ley de newton ACCIÓN Y REACCION.
El carro puede experimentar cambios de velocidades y de rumbo es
importante que la superficie este perfectas condiciones también su diseño
el aire podrá causar cambios de rumbo y choques que influyen en la
resistencia, si los carros que viajan a velocidad se despegan del suelo o se
desvían de su ruta algunos grados, los vehículos podrían volcarse o dar
vueltas incontrolablemente por lo tanto no hay maniobrabilidad en el carro
en ningún momento
6. MATERIALES Y METODOLOGÍA
6.1 Materiales
Botella 600ml
Cartón Industrial
Silicona líquida
Válvula a Presión
Chasis
Cinta Negra
Bomba de aire
6.2 PROCEDIMIENTO
Para la construcción del carro se utilizaron
materiales en su mayoría reciclables. Se inició
construyendo la estructura base del carro, para
ello se cortaron trozos de cartón y se pegaron
sobre la base de modo que resista el peso de la botella, y no interfieran en la
dirección y la velocidad del carro.
Para asegurar la botella plástica se utilizó cinta
negra y silicona hasta alcanzar un punto fijo de
tal manera que al someterlo a presión la botella
no salga disparada. Cuando la estructura ya
está construida, se procede a modificar la tapa de la
botella para introducir el aire de la bomba a la botella,
para ello se perfora la tapa teniendo en cuenta la
medida exacta del diámetro de la válvula, para que al
momento de introducirla no permita el paso de aire.
Luego de perforar la tapa se introduce el miple y se revisa para que no queden
espacios alrededor y no se filtre el aire, igualmente se
refuerza con silicona y cinta alrededor en caso de posibles
filtros de aire.
Teniendo la estructura terminada se lleva a control de pruebas.
Dentro de la botella se introduce el agua se
debe tener en cuenta la cantidad que se
agrega y la presión brindada por la bomba de
aire, para mantener el sistema en equilibrio; ya
que estos son los factores determinantes que
permitirán al carro atravesar la rampas que
serán los obstáculos utilizados durante la
prueba, para concluir exitosamente el procedimiento el carro debe caer en sus
cuatro llantas sobre la otra rampa.
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO
7. ANEXOS
Fotografías
Figura N°1 Fotografía obtenida Durante La Prueba Final.
Figura N° 2. Fotografía obtenida Durante La Prueba Final.
Figura N° 3. Fotografía obtenida Durante La Prueba Final.
8. RECURSOS
8.1 RECURSOS ECONOMICOS
MIPLE ------------------------------------ $1.000
BASE PARA EL CARRO -------------------------------------$6.000
BOTELLA GASEOSA 600 ml ---------
CINTA NEGRA -------------------------------------$2.000
SILICONA LÍQUIDA --------------------------------------$4.000
CARTÓN INDUSTRIAL --------------------------------------$1.000
BOMBA DE AIRE --------------------------------------$15.000
TOTAL -------------------------------------- $ 29.000
9. CONCLUSIONES.
Para realizar la construcción del carro a propulsión hidráulica se deben
tener claras todas las recomendaciones, pasos, funcionamientos y
conocimientos para que de esta manera se realice una excelente
práctica y se obtengan buenos resultados.
El carro se somete a diferentes presiones con la bomba de aire y de
este modo se determina el punto exacto en el cual el carro logra el
objetivo planteado.
Mediante la observación detallada y teniendo en cuenta que el sistema
se encontrara en equilibrio de agua y presión se logra obtener una
velocidad constante y cumplir con el objetivo planteado durante la
práctica.
10. BIBLIOGRAFIA
Propulsión Hidráulica- www.wiseupkids.com/informacion/monografias.
Cohetes de agua, Manual del educador, (Organismo de Exploración
Aéreo del Japón
Goebel, Wirz, and Katz, Fundamentals of Electric Propulsion: Ion and
Hall Thrusters, Wiley, 2008.
Jahn, Physics of Electric Propulsion, McGraw-Hill, 1968 (Dover reprint
2006).
Jahn and Choueiri, Electric Propulsion, in Encyclopedia of Physical
Science and Technology, Vol. 5, pp. 125-141, 2002.
Racedo Francisco, Valbuena Sonia, Editorial EDUCOSTA. Fisica
Mecánica.