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FISICA MECANICA
MECANISMO DE PROPULSION DE UN CARRO HIDRAULICO
PRESENTADO POR:
CAMILA ANDREA BERNAL CARDENAS
LUISA FERNANDA GOMEZ GALINDO
PRESENTADO A:
ING. JAVIER BOBADILLA
UNIVERSIDAD ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES
FALCULTAD DE INGENIERIA
TECNOLOGIA EN ELECTROMEDICINA
II SEMESTRE
2014
INTRODUCCION
El siguiente proyecto est relacionado con el funcionamiento de un carro
hidrulico impulsado por agua con el propsito de comprender y explicar los
principios fsicos que intervienen en su propulsin tales como las leyes de
Newton.
En un sentido amplio, el principio que explica el funcionamiento de su propulsin
es la ley de accin y reaccin la cual dice que Todo cuerpo A que ejerce una
fuerza sobre un cuerpo B experimenta una fuerza de igual intensidad en la misma
direccin pero en sentido opuesto es decir, de una manera bsica se genera
presin dentro de la botella introduciendo aire en la misma; esta presin llega a
un lmite, el lmite de la botella, y cuando esto ocurre deber salir ocasionado su
lanzamiento.
De esa forma, se podr interpretar y conocer las distintas y variadas aplicaciones
que tiene las leyes de Newton en sus usos ideales y cotidianos.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Construir un carro propulsado por agua como recurso explicativo en la
investigacin y aplicacin de las leyes de Newton.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Comprender las funciones del agua y del aire en la propulsin semiparabolica del carro hidrulico.
Incentivar la creatividad utilizando materiales reciclados para la construccin.
Identificar los distintos conceptos previamente estudiados sobre presin,
principio de pascal, tercera ley de newton y movimiento uniforme acelerado.
ANTECEDENTES
PROPULSION DE UN CARRO HIDRAULICO POR MEDIO DE AGUA
ANTECEDENTES NACIONALES
NOMBRE DEL PROYECTO
REALIZADORES/AO
DESCRIPCION DEL
PROYECTO
RESULTADOS
OLIMPIADAS DE INGENIERIA
INNOVA
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE / 2011
PRUEBA DE CARROS PROPULSADO POR AIRE-AGUA, FRMULA UAO 2011, SE BASA EN UNA COMPETICIN A PARTIR DEL DISEO Y CONSTRUCCIN DE UN CARRO PROPULSADO CON AGUA-AIRE PARA CUMPLIR CON TRES PRUEBAS ESPECFICAS: LA PRIMERA DE VELOCIDAD, LA SEGUNDA DE RECORRIDO SOBRE UNA PENDIENTE (RAMPA) Y LA TERCERA DE SALTO LARGO EN RAMPA
CADA AO SE REALIZA ESTA COMPETICION, MOSTRANDO QUE SI ES POSIBLE LA CONSTRUCCION DE CARROS PROPULSADOS POR AGUA PARA SOMETERSE A DISTINTAS PRUEBAS.
PROTOTIPO DE
AUTOMOVIL IMPULSADO POR AGUA
CARRRO DEL
FUTURO.
VANNESA RESTREPO/2013
SE UTILIZA UNA FUENTE DE ENERGIA EL AGUA. EL CUAL SUSTITUYE EL COMBUSTIBLE COMUN POR UNA LIMPIO Y RENOVABLE.
EN CURSO
ANTECEDENTES INTERNACIONALES
NOMBRE DEL PROYECTO
REALIZADORES/AO
DESCRIPCION DEL
PROYECTO
RESULTADOS
COCHES ECOLOGICOS
DE AIRE COMPRIMIDO
ANDRAUD Y TESSIE DE MOTAY ( 1838)
PRIMER COCHE DE AIRE COMPRIMIDA REALIZADO EN FRANCIA
FUE IMPLEMENTADO PERO LA IDEA NO FUE DESARROLLADA
CARRO
BLOMBERG
START-UP ISRAELI
(2010)
CARRO QUE FUNCIONA MEDIANTE EL USO DE AGUA Y AIRE A TRAVES DE UNA BATERIA LA CUAL ENTRA EN CONTACTO CON IONES DE ALUMINIO Y REACCIONA CON EL OXIGENO PARA SU PROPULSION
LOGRA EN SU AVANCE UNA PROPULSION DE 1600 KILOMETROS
WATER ENERGY SYSTEM
GENEPAX JAPAN
(2008)
POSEER UN SISTEMA CAPAZ DE SEPARAR EL HIDRGENO DEL OXGENO DEL AGUA MEDIANTE REACCIONES QUMICAS, PRODUCIENDO ELECTRICIDAD PARA LAS BATERAS A PARTIR DEL MISMO. POR TANTO LAS NICAS EMISIONES DEL VEHCULO SON SIMPLE OXGENO. EL AGUA NECESARIA PARA ALIMENTAR EL SISTEMA PUEDE SER RESIDUAL, POTABLE, O INCLUSO DE MAR.
CON UN LITRO DE AGUA SU PROTOTIPO ES CAPAZ DE CIRCULAR DURANTE UNA HORA A UNA VELOCIDAD DE 80 KM/H.
AUTO
IMPULSADO POR AGUA
STANLEY MEYER
(2009)
DISEO DE UN DISPOSITIVO CON UN MOTOR DE COMBUSTION QUE PRODUCE HIDROGENO Y OXIGENO DEL AGUA, USANDO LA ELECTRICIDAD, BALO LA ELECTROLISIS
SU VEHICULO FUE PATENTADO Y RECORRIO 100 MILLAS CON UN SLO GALON
MARCO TERICO
El presente proyecto se bas en la construccin de un carro propulsado por agua
con el objetivo de describir el funcionamiento y los principios fsicos que actan
sobre este, as mismo conocer detenidamente las causas de su movimiento y la
relacin que tiene el agua y el aire para generarlo.
Las principales leyes que permiten explicar cmo interviene la fsica en nuestro
proyecto son:
PRIMERA Y SEGUNDA LEY DE NEWTON:
La primera ley de newton define: Todo cuerpo continua en su estado de reposo,
o con velocidad constante a menos que acte sobre l una fuerza neta1, la
tendencia de un cuerpo a mantener su estado de reposo o movimiento constante
se debe a la inercia.
La segunda ley de Newton se puede definir mediante la siguiente formula:
F = m a
Dnde: La aceleracin de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta
que acta sobre l y es inversamente proporcional a su masa, es decir que
cuanto mayor es la masa de un objeto, menos acelera cuando acta sobre l
una fuerza.La direccin de la aceleracin va segn la direccin de la fuerza neta
que acta sobre el objeto.
Estas dos leyes acabadas de mencionar se relacionan con nuestro proyecto de
la siguiente manera: En el momento en el que el carro hidrulico se encuentra
situado en el suelo est en un estado de reposo hasta que un agente externo
acta sobre l y cambia su posicin inicial para acelerarlo, previo a la
aceleracin se debe cargar con aire la botella de manera que el agua se
transmita a todos los puntos con la misma intensidad y en el momento en que
se suelte la vlvula el agua salga con determinada presin y ocasione la
aceleracin del vehculo.
Lo dicho anteriormente adems de tener relacin con las dos leyes de Newton
est directamente asociado al PRINCIPIO DE PASCAL, el cual se basa en que
Cualquier cambio de presin en un punto de un fluido en equilibrio se transmite
con la misma intensidad a todos y cada uno de los puntos del fluido, es decir,
un lquido, encerrado en un recipiente, transmite un cambio de presin a todos
los puntos del mismo sin alterar su valor.
1 Douglas C. Giancoli, fsica para ciencia e ingeniera, Mxico, Pearson, 2008
TERCERA LEY DE NEWTON EN EL CARRO HIDRAULICO:
El carro hidrulico se basa en principio de accin-reaccin (tercera ley). Ya que
en el momento en el que el carro expulsa la materia que tiene dentro este se
desplaza en direccin a la aceleracin pero en sentido opuesto a la expulsin de
la materia.
En este caso, la materia que se expulsa es el agua y el medio para expulsarlo
es el aire bajo presin.
El carro funciona mediante el principio de accin-reaccin o tercera Ley de
Newton. Al acelerar ejerce una gran fuerza sobre los gases, los que a su vez,
ejercern otra igual y contraria que lo har despegar.
Hay que destacar que, aunque los pares de accin y reaccin tengan el mismo
valor y sentidos contrarios, no se anulan entre s, puesto que actan sobre
cuerpos distintos.
Cuando dos partculas interaccionan la fuerza que haga la partcula 1 sobre 2 es
igual en mdulo y direccin pero de sentido contrario a la que hace 2 sobre la 1
Es decir, las fuerzas en la naturaleza se presentan por pares, fuerza de accin y
fuerza de reaccin. Es conveniente decir aqu que no todas las fuerzas de igual
mdulo y direccin pero de sentido contrario son fuerzas de accin y reaccin de
momento se ha de tener en cuenta que estas fuerzas actan sobre cuerpos
diferentes.
Accin: El carro realiza una fuerza sobre el suelo para poder saltar e
impulsarse.
Reaccin: La fuerza del suelo acta en sentido contrario a la indicada por
el carro lo que hace que el carro se eleve y salte.
MOVIMIENTO PARABOLICO:
Previo a que el carro inicia su movimiento, este se encuentra en reposo Vo= 0,
cuando al carro se le suelta la vlvula de la parte inferior de la botella como ya
se haba dicho anteriormente el carro acelera cambiando su velocidad con
respecto al tiempo y con la ayuda de dos ramplas el carro adquirir un
MOVIMIENTO PARABOLICO, siguiendo las siguientes caractersticas:
Este movimiento se encuentra compuesto por movimientos perpendiculares
Un movimiento horizontal: Que es rectilneo uniforme (MRU)
Uno vertical: En el que acta la gravedad, llamado movimiento rectilneo
uniformemente acelerado. (MRUA), a medida en que el carro va ascendiendo va
disminuyendo su velocidad y a medida en que desciende aumenta la velocidad
Cuando el carro llega a una altura mxima presenta solo una componente
horizontal con velocidad constante, por lo tanto como no hay cambio en la
velocidad, su aceleracin va a ser igual a 0
En el momento en el que el carro asciende y desciende adquiere las dos
componentes de la velocidad tanto en X como en Y.
Para concluir es necesario mencionar como se ejerce el impulso en el cuerpo
aplicando su frmula:
=
=
Mediante estas frmulas se puede deducir que la fuerza es proporcional al
desplazamiento y equivale a la masa por la aceleracin del cuerpo por lo t