Cohete propulsado por un gas a presión

Actividades

Se introduce

  • La masa del recipiente, mc en el control de edición titulado Masa recipiente
  • La masa de cada partícula del gas, mp en el control de edición titulado Masa partícula
  • La velocidad media de las partículas del gas, <v>, en el control de edición titulado Velocidad media p.
  • El número de partículas que componen el gas, N, en el control de edición titulado Número partículas

Se pulsa en el botón titulado Empieza.

Desaparece la tapa izquierda del recipiente. Se observa el movimiento de las partículas, su colisión con la pared derecha del recipiente y el movimiento del recipiente hacia la derecha con velocidad creciente.

El centro de masas del sistema formado por el gas y por el recipiente no cambia (sistema aislado).

Por la conservación del momento lineal a lo largo del eje X tendremos

mg<vg>+mcvc=0

donde mg=N·mp es la masa del gas, <vg> su velocidad media a lo largo del eje X, (a lo largo del eje Y su velocidad media es cero), mc es la masa del recipiente y vc la velocidad del recipiente en un instante dado.

gas_2.gif (1971 bytes)

Si la masa del gas mg es igual a la masa del recipiente mc los centros de masas son equidistantes con la posición del c.m. del sistema aislado. Si son distintos las distancias son inversamente proporcionales a las masas

mgxg+mcxc=0

Actividades

Se introduce

  • El gas diatómico en el control de selección titulado Gases
  • La masa del cilindro mc, en el control de edición titulado Masa cilindro
  • La masa del émbolo me, en el control de edición titulado Masa émbolo
  • La posición inicial del émbolo z0. actuando en la barra de desplazamiento titulada Pos. émbolo

Se pulsa el botón titulado Nuevo

Se pulsa varias veces el botón titulado Llenar gas, para llenar el cilindro de gas comprimido.

En la gráfica situada en la parte superior derecha del applet veremos un punto en el diagrama pV que señala la presión, el volumen y la temperatura inicial del gas en el recipiente.

Se pulsa el botón titulado Empieza.

El gas se expansiona adiabáticamente, podemos ver la transformación en el gráfico pV. También observamos cómo la temperatura disminuye. A su vez el émbolo y el cilindro se mueven en sentidos contrarios.

Cuando el émbolo sale del cilindro, el gas sigue empujándolo hasta que un sexto (en promedio) de las moléculas del gas han chocado con la tapa derecha del recipiente.

Apuntar los datos de la velocidad final del cilindro y compararlos con los cálculos realizados tomando como modelo el ejemplo.