Fisica para cohetes de agua. Centro de presiones. Centro de gravedad. Aerodinamica. Momento.

El centro de gravedad puede definirse como el punto donde se resume todo el peso de un cuerpo. Cualquier objeto en movimiento libre, como un cohete o un avión, girará con respecto a su centro de gravedad. Cualquier fuerza sobre un objeto creará un momento proporcional a la magnitud de la fuerza y a la distancia de esta respecto al centro de gravedad.

El centro de presiones se define como el punto donde se concentran todas las fuerzas aerodinámicas que ejerce el aire sobre un cuerpo en movimiento. En un cohete que sube hacia arriba verticalmente, las fuerzas aerodinámicas se limitan a la fuerza de arrastre del aire. La posición del centro de presiones es difícil de determinar, pero se supone cercana al baricentro del perfil plano del cohete.

En una botella de PET, con las que típicamente se hacen los cohetes de agua, el centro de gravedad y el centro de presiones vienen a estar más o menos en la misma posición.
Si el centro de gravedad está por encima del centro de presiones, el cohete subirá hacia arriba auto equilibrándose en cada momento. Si el cohete se gira hacia la izquierda, la fuerza de arrastre del aire ejercerá un momento recuperador hacia la derecha, al tener dicha fuerza un cierto brazo con respecto al centro de gravedad. El cohete se girará hacia la derecha recuperando su verticalidad. Igualmente, si el cohete se gira hacia la derecha, la fuerza de arrastre del aire ejercerá un momento recuperador hacia la izquierda, al tener dicha fuerza un cierto brazo con respecto al centro de gravedad. El cohete se girará hacia la izquierda recuperando su verticalidad.

Cuando añadimos las aletas a nuestro cohete, conseguimos bajar la posición del centro de presiones, pues hemos añadido área al perfil plano en la parte baja del cohete. Sin embargo, puesto que las aletas tienen masa, la posición del centro de gravedad baja igualmente. Así que, en los cohetes de agua típicos, las aletas no consiguen separar la posición de ambos puntos.

La única forma de conseguir esto, consiste en añadir una cierta masa en la nariz del cohete, de forma que la posición del centro de gravedad se suba y se separe del centro de presiones.

Podemos añadir una pelota de tenis, una bolita de metal, o cualquier objeto masivo.
En las imágenes vemos unos cuantos lanzamientos en los que no se ha colocado masa en la punta del cohete. Como se aprecia, los cohetes se giran en el aire.

Ahora, vemos otros lanzamientos, en los que se ha añadido algo de masa en la punta del cohete. Como se aprecia, el cohete sube perfectamente vertical.

Y esto es todo, gracias.

[slevinshafel]

me gusto la analogia del palo de beisbol para representar el CG. Pero el Cp aun no lo entiendo como el CG.