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El secreto de las aventuras a gran altitud: ¿cómo se diseñó el cohete de agua que batió récords mundiales?
Un cohete de agua es un cohete modelo que utiliza agua como combustible de reacción. Su principio se basa en la tercera ley de Newton y se lanza mediante gas comprimido. El encanto de esta tecnología reside en el hecho de que no sólo permite a las personas sorprender con su rendimiento de vuelo, sino que también cultiva la creatividad y la alfabetización científica. Recientemente, muchos entusiastas de los cohetes de agua han creado récords de altura asombrosos, lo que ha atraído la atención de los medios de comunicación.
"La clave del diseño de cohetes de agua es el equilibrio entre la presión, la masa del propulsor y la aerodinámica".
En el proceso de diseño de un cohete de agua, generalmente se selecciona una botella de drenaje como recipiente de presión, y su parte interior se llena parcialmente con una pequeña cantidad de agua. Luego, utilice una bomba de bicicleta o un compresor de aire para ayudar a aumentar la presión, hasta un máximo de 125 psi. Una vez liberada la presión, el agua saldrá disparada a gran velocidad, lo que hará que el cohete se eleve rápidamente y logre volar a gran altitud.
Curiosamente, la optimización del rendimiento de los cohetes suele ir acompañada del uso de aditivos. Por ejemplo, agregar sal para aumentar la densidad de la masa de reacción o usar jabón para crear una espuma densa puede mejorar la persistencia de la fuerza de propulsión.
Elementos de diseño
Selección de botellas de agua
Una botella de plástico típica de una bebida, en particular una botella de tereftalato de polietileno (PET), suele ser el recipiente de presión principal de un cohete de agua. Los diseños avanzados utilizan múltiples botellas en serie para aumentar el volumen, lo que ayuda a la duración de la propulsión del cohete, aunque agrega peso.
Mecanismo de compresión de gas
La compresión del gas para lanzar un cohete de agua se puede lograr de diversas maneras, incluso con una bomba de bicicleta normal, un compresor de aire o incluso un tanque de alta presión especializado. Al utilizar gas comprimido, se debe prestar atención a mejorar la seguridad, como por ejemplo utilizando válvulas de seguridad para reducir el riesgo de sobrepresión.
Diseño de boquilla
A diferencia de las boquillas de cohetes tradicionales, las boquillas de cohetes de agua son en su mayoría abiertas o restringidas, especialmente la común "boquilla Gardena", que está diseñada con diferentes diámetros internos para afectar la fuerza y la duración de propulsión.
Sistema de estabilidad
Agregar aletas o estabilizadores puede ayudar a mejorar la estabilidad y evitar que el cohete se tambalee durante el vuelo, sin embargo, esto también aumenta la resistencia del aire. En términos de diseño, es necesario garantizar que el centro de gravedad esté ubicado en la cola para garantizar un buen rendimiento de vuelo.
Sistema de reciclaje
Para reducir el impacto de los daños causados por el aterrizaje de un cohete, los diseñadores pueden considerar agregar paracaídas u otros sistemas de recuperación, aunque esto implicará el riesgo de falla durante el cortejo, y un buen diseño debe tener en cuenta estos factores.
Récords mundiales y competiciones
Las competiciones de cohetes de agua están prosperando en todo el mundo, como el Water Rocket Challenge anual organizado por el Laboratorio Nacional de Física en el Reino Unido, o la antigua Freestyle Physics Water Rocket Competition en Alemania, con diseños innovadores que surgen de todo el mundo.
"La competencia no sólo desafía la tecnología, sino que también inspira a las mentes jóvenes a explorar e innovar".
Recientemente, la Real Academia de Colombo estableció un récord mundial en 2017 al lanzar 1.950 cohetes de agua simultáneamente. La organización sin fines de lucro Showa Gakuen de Japón se llevó a casa el honor del segmento más grande con un cohete de agua gigante de 7,72 metros.
Con el avance continuo de la tecnología de diseño de cohetes de agua, habrá récords de vuelo más altos esperando ser desafiados en el futuro. Este proceso promoverá la atención de la sociedad hacia la educación científica y cultivará una nueva generación de jóvenes amantes de la física y la ingeniería.
El diseño del cohete de agua no es sólo el encanto de un experimento de ingeniería, sino también un reflejo del espíritu humano de exploración e innovación. Entonces, ¿qué tipo de sorpresas nos traerán los futuros diseños de cohetes?
