Página 80 - Libro de Ciencias Naturales de Noveno Grado
Fuerzas y Movimiento
Resolución Página 80 - Libro de Ciencias Naturales de Noveno Grado
Datos para la resolución:
Para resolver esta pregunta, considera lo siguiente:
- Revisa el principio de acción y reacción (tercera ley de Newton) y cómo se aplica al expulsar gases.
- Puedes usar $$F_{empuje} = \dot{m}\cdot v_{gas}$$ como guía conceptual: masa de gas (\dot{m}) por velocidad de expulsión (vgas).
- Piensa en materiales caseros seguros (botellas, corchos, vinagre y bicarbonato).
- Prioriza la seguridad: usa protección ocular y un área despejada.
Explicación
Análisis del problema: Se trata de valorar si es posible y seguro reproducir en casa el principio de acción y reacción que explican los cohetes para construir un modelo casero.
Resolución paso a paso:
- Identificar el principio físico: según la tercera ley de Newton, al expulsarse un gas hacia abajo, se genera un empuje hacia arriba.
- Seleccionar materiales sencillos: por ejemplo, una botella de plástico, agua o vinagre con bicarbonato, corcho o tapón y una bomba de aire manual.
- Diseñar el experimento: introducir agua en la botella, sellar con el tapón y crear presión interna con la bomba o mediante la reacción química vinagre–bicarbonato.
- Generar el impulso: liberar el tapón para que el gas o el agua salga a presión y propulse la botella hacia arriba.
- Evaluar resultados y ajustar: observar la altura alcanzada, modificar cantidad de líquido o presión para mejorar el lanzamiento.
Conclusión/Respuesta final: Sí, es factible aplicar el mecanismo descrito en el texto para construir un cohete casero sencillo, siempre cuidando la seguridad y controlando la cantidad de gas o presión aplicada.
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Algo por descubrir:
¿Te animarías a aplicar el mecanismo descrito en el texto para intentar hacer un cohete casero?
¿Cómo funciona un cohete?
El sueño de volar al espacio ha acompañado al ser humano desde hace milenios. En la Roma antigua ya hubo propuestas de cómo viajar a las estrellas. El escritor francés Julio Verne describió en el siglo pasado expediciones futurísticas a la luna. Hoy día podemos observar en televisión cómo los cohetes transportan sondas y satélites al espacio.
Los primeros cohetes se fabricaron hace siglos, en China. Se trataba de cohetes pirotécnicos, pero se usaban también como armas. No fue hasta el siglo XX cuando los militares, sobre todo, empezaron a interesarse nuevamente por la técnica de los cohetes. Durante la Segunda Guerra Mundial, investigadores alemanes desarrollaron misiles que funcionaron bastante bien.
¿Cómo funciona un cohete? Algunas experiencias cotidianas ayudan a explicarlo. Un globo inflado sale volando cuando liberamos su apertura y el gas se expulsa a toda velocidad. Si un objeto repele algo, por ejemplo, partículas de gas o balas de fusil, dicho objeto recibe un impulso en la dirección opuesta. Si no está sujetado, se pone en movimiento. Los cohetes funcionan a partir de este sencillo principio. Estos suelen expulsar gases ardientes hacia abajo y ponerse en movimiento hacia arriba.
Los cohetes usados por la astronáutica requieren carburantes como el hidrógeno, el queroseno, la hidracina y el oxígeno. Al combinar el carburante con el oxígeno se libera una gran cantidad de energía. Este proceso se conoce como combustión. Así se producen gases calientes expulsados por un inyector de modo que el cohete recibe un impulso. El principio de propulsión funciona también en lugares sin aire como el espacio. Cuanto mayor sea la masa y velocidad de los gases, tanto mayor será el empuje con que el cohete es impulsado en cualquier parte del espacio.
Casi todos los cohetes empleados para la astronáutica usan combustible líquido, ya que estos pueden ser regulados con facilidad y se puede interrumpir la combustión en cualquier momento.