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Investigación / 07/12/2018

#ParcheEnVacaciones: cohetería casera con Juan Sebastián Rodríguez

​Juan Sebastián Rodríguez Cuartas (derecha en la imagen) es un apasionado por la cohetería. Miembro del semillero de investigación en Cohetería y Propulsión de EAFIT, nos enseña cómo funciona un cohete desde un experimento casero.

Llegó diciembre, y con el arribo de las vacaciones vuelve la pregunta de cómo ocupar el tiempo libre. Aquí, de la mano de la ciencia, descubrirás cómo divertirte o entretener a los niños en estas fiestas, de una forma segura y fácil (por favor, no intentes esto en casa sin la supervisión de una persona mayor de edad).

Juan Sebastián Gómez
Periodista redes sociales Escuela de Ciencias


Juan Sebastián Rodríguez Cuartas, egresado de Ingeniería Mecánica de EAFIT y actual estudiante de maestría en Ingeniería de la misma institución, descubrió su pasión por los cohetes desde que era niño. Junto con varios amigos le gustaba investigar, tanto como podía hacerlo desde su casa, información sobre los cohetes y sobre formas en las que podría entenderlos a través de prototipos hechos por él mismo. Su interés fue tan grande, que cuando llegó la hora de decidir cuál sería su camino universitario, optó por una carrera que, si bien no trataba directamente la cohetería, pues en ese entonces había pocos pregrados en Colombia que lo hicieran, sí le permitiría desarrollar las competencias necesarias para darle impulso a su pasión. Es más, por ese entonces Juan Sebastián conoció la historia del ingeniero mecánico alemán Wernher von Braun, quien logró grandes avances en temas aeroespaciales en su trabajo para la NASA. La decisión de Juan ya estaba tomada.
 

A continuación, con ayuda de este ingeniero eafitense, explicaremos cómo construir un cohete casero que permita expandir la curiosidad por la ciencia. Es muy importante leer cuidadosamente todas las instrucciones, contar con los materiales y con la supervisión de un adulto responsable (en caso de que seas un menor de edad).


Lo primero que debes entender es que un cohete es un sistema de masa variable que se rige por la tercera ley de Newton; esta ley es comúnmente llamada, también, el principio de acción y reacción. Básicamente, el principio establece que si se tienen dos cuerpos y el primero ejerce una fuerza sobre el segundo (la acción), el segundo ejercerá la misma fuerza proporcional en el sentido contrario (la reacción).
 

En resumen, la fuerza de dicha acción sería igual a la masa del cuerpo multiplicada por la aceleración a la que se mueve: 

F = m * a

 

¿Qué significa esto para los cohetes?

Al tener en cuenta que un cohete es un cuerpo que debe desplazarse verticalmente a grandes velocidades, este debe interactuar con un segundo cuerpo que le transmita la cantidad de fuerza necesaria para su vuelo. Es por eso por lo que los cohetes profesionales se valen de la combustión de algún material oxidable, como la gasolina, que al calentarse y estar en contacto con el oxígeno, desprende grandes cantidades de energía o fuerza; es decir, una vez el combustible explota, la fuerza que genera hace que el cohete (el otro cuerpo) reaccione entregando la misma cantidad de fuerza hacia abajo, y salga impulsado hacia arriba.
 

En nuestro caso, debido a que no trabajaremos con gasolina, generaremos la fuerza de impulso con ayuda de un sistema hidráulico (agua) y de presión generada manualmente.

 

Materiales:

  • Dos botellas grandes de plástico (de tres litros cada una).
  • Tijeras.
  • Cinta.
  • Una pelota pequeña de espuma.
  • Arena o piedras pequeñas.
  • Carpetas de PVC.
  • Pintura o colores.
  • Un corcho.
  • Una aguja para inflar llantas de bicicletas.
  • Un inflador de llantas.
 

Vamos a la acción:

  1. Toma las dos botellas de plástico. Una de las botellas será el cuerpo del cohete. La segunda será la ojiva o nariz del cohete. Corta la segunda botella hasta la parte superior (la parte que incluye la boquilla de la botella) y pégala con cinta a la parte inferior de la primera botella. Una vez terminado este paso deberías tener una botella con dos boquillas en los dos extremos. Puedes pegar una pelota pequeña de espuma en la ojiva del cohete para amortiguar su caída una vez sea lanzado.
  2. No deseches la parte inferior de la segunda botella que usamos para la ojiva del cohete. Esta será la base en la que se sostendrá el cohete cuando lo vayamos a lanzar. Recorta un cuadrado en uno de los costados de esta botella para que puedas introducir el cable del inflador de llantas que irá conectado a la boquilla inferior del cohete. Finalmente, llénala con un poco de arena o piedras para que se mantenga firme una vez el cohete salga impulsado.
  3. Toma una carpeta de pvc o un pedazo de cartón industrial (de plástico para que no se dañe una vez se moje) y recorta cuatro aletas o alerones del mismo tamaño. Pégalos en los costados de la parte inferior del cohete. Es importante que tengas en cuenta el tamaño y la ubicación de cada aleta pues estas cumplen la función de darle estabilidad al cohete una vez esté en el aire. ¡Aprovecha para pintarlas y hacer el diseño que quieras!
  4. Ahora llegó la hora de introducir en el cohete nuestro “combustible”. Llena dos tercios de la botella con agua; el resto debe permanecer lleno con aire. Ahora cierra la boquilla de la parte inferior del cohete (la que no es la boquilla de la ojiva) con un corcho o tapón. La botella debe quedar bien sellada para que no escape aire o líquido. Atraviesa el corcho con una aguja para inflar llantas de bicicletas. Asegúrate de que la aguja salga por el otro lado del corcho
  5. ¡Ya estamos listos para el lanzamiento! Conecta a la aguja del corcho el cable del inflador de llantas. Coloca el cohete verticalmente sobre la base que construimos en el paso 2. Asegúrate de estar en un lugar abierto, donde no puedas lastimar a nadie. Comienza a bombear con el inflador de llantas, espera, y mira cómo el cohete sale disparado.
 

El vuelo de Juan Sebastián

Si bien Juan Sebastián no estudió un pregrado cuya preocupación central fuera la cohetería o la ingeniería aeroespacial, este eafitense se aseguró de dirigir su trayectoria con lo que tenía disponible. Durante su carrera, en las materias que lo permitieran, procuraba que sus trabajos lo llevaran de vuelta al estudio de los cohetes a través de proyectos de propulsión y aerodinámica. Su participación en el semillero de Cohetería y Propulsión de la Universidad, del que es el actual coordinador, y sus investigaciones, lo llevaron a ser ganador de una beca de maestría.
 
Hoy, después de varios años y después de estar más de cerca con las necesidades investigativas del país, su interés evolucionó; ahora no es únicamente el estudio del vehículo de vuelo lo que lo motiva, sino el trabajo con cargas útiles o con la instrumentación de vuelo que se incorpora al cohete o a los globos, y que le permite realizar otras tareas, como la medición de variables atmosféricas. Si bien para Juan Sebastián es importante mejorar las capacidades de vuelo de los cohetes, estudiarlos desde proyectos interdisciplinarios que permitan la articulación de distintas áreas del conocimiento en torno a problemas comunes, le da una misión o un norte a esa fuerza motivadora original que lo propulsó sobre este camino.
 
En Colombia se han identificado áreas importantes de estudio que pueden ser complementadas desde el trabajo con estos cohetes de sondeo. La trayectoria que realizan permite, como ya se dijo, la medición de variables atmosféricas que alimentarían grandes bases de datos; estos datos, a su vez, serían necesarios para el entendimiento de fenómenos como el transporte de contaminantes de centros urbanos a zonas cercanas, o para la construcción de modelos matemáticos que describan el movimiento de ciertas partículas suspendidas en el aire.
 
Andrés Yarce Botero, estudiante del doctorado en Ingeniería Matemática de EAFIT y de PhD. en Matemática Aplicada en la Universidad TUDeflt de Holanda, es una de las personas con las que Juan Sebastián trabaja en dichos proyectos interdisciplinarios. Desde sus estudios en telemetría (la medición de variables físicas a distancia y su subsecuente comunicación vía radio), Andrés concuerda con que proyectos como estos suplen una necesidad de medición que tiene el país; si bien la medición atmosférica con satélite es de las más precisas, la topografía y la nubosidad que caracteriza el territorio colombiano hace necesario el desarrollo de métodos alternativos como la medición a partir de globos estratosféricos o cohetes.
 
Por su parte, Juan Sebastián, que ha liderado varios proyectos de ciencias con jóvenes, mantiene un cierto optimismo por el futuro de la ciencia en Colombia cuando anota que hoy percibe un mayor interés por parte de las nuevas generaciones. Sin embargo, advierte que se debe responder a esta motivación con un apoyo institucional y gubernamental de igual magnitud. Si bien este juego en particular de acción y reacción no es inmediato, pues como Juan Sebastián opina, los resultados de la educación se logran observar casi siempre en el largo plazo, esta es una apuesta que, según él, ayudará a formar una población más consciente de su entorno, más participativa, y un país más sostenible y pacífico.
Última modificación: 07/12/2018 18:57

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