Propulsión

Investigando la mejor forma de la placa descubrimos que una semiesfera es la forma óptima para aprovechar el impulso del agua.
Nuestro sistema de propulsión constará de una semiesfera de fibra de vidrio que se será fijada a un soporte. La semiesfera estará fijada de tal manera que se puede regular la altura según las especificaciones del proyecto.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Considere la situación mostrada en la Fig. 1, en la que un chorro de agua impacta contra una superficie sólida plana (a), oblicua (b) o hemisférica (c). El chorro de agua, generado mediante una tobera de d = 8 mm de diámetro interior, lleva una velocidad v, de manera que transporta un caudal Q=vA, donde A=πd2/4 es el área de la sección transversal del chorro.



Al impactar contra la superficie, el chorro abandona ésta con una velocidad Vs convertido en una lámina de área transversal As. En condiciones estacionarias (Q=constante), y teniendo en cuenta que los efectos viscosos son despreciables en el problema (Re=ρvd/μ>>1), donde ρ y μ son la densidad y viscosidad del agua respectivamente, la aplicación de la ecuación de Bernoulli a lo largo del chorro proporciona Vs=V, de manera que la velocidad de salida es igual a la velocidad
del chorro. Por tanto, la conservación de la masa implica As = A. La ecuación de la cantidad de movimiento proporciona la fuerza total sobre la placa en cada caso:

(a) F=ρQ^2/A
(b) F=3/2ρQ^2/A
(c) F=2ρQ^2/A

Si definimos el coeficiente de arrastre como el número adimensional Cd=F/(1/2ρQ^2/A), éste toma los valores constantes:

(a) Cd=2
(b) Cd=3
(c) Cd=4