Embed Size (px)
Citation preview
1
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DO ARAGUAIA
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
MESTRADO NACIONAL PROFISSIONAL EM ENSINO DE FÍSICA – POLO
BARRA DO GARÇAS
Guia Para Experimentação com Foguetes de Garrafa PET
Fernando Sousa de Oliveira
Barra do Garças - MT
2019
2
Guia Para Experimentação com Foguetes de Garrafa PET
Fernando Sousa de Oliveira
Produto educacional da dissertação de Mestrado Nacional
Profissional em Ensino de Física, intitulada: Lançamentos
de foguetes como uma ferramenta pedagógica para o
ensino de Física, sob orientação da Profa. Dra. Rosângela
Borges Pereira, junto ao Programa de Pós-Graduação da
Universidade Federal do Mato Grosso
Barra do Garças – MT, 15 de fevereiro 2019
3
APRESENTAÇÃO
Esta Guia trata da utilização de um minicurso de Foguetes de foguetes de garrafas pet
como uma ferramenta para ensinar Mecânica a estudantes do Ensino Médio. Ela é destinada a todos os
estudantes do Ensino médio.
É muito comum os estudantes veem a Física como uma das grandes vilãs do Ensino
Médio, se não a maior vilã, o que cria uma barreira quase instransponível a aprendizagem durante toda
a vida acadêmica dos alunos. Dessa forma, escolhemos trabalhar com foguetes de garrafa pet, que
além do baixo custo dos materiais, faz aplicação de praticamente todos os conceitos aprendidos em
Mecânica, de uma forma simples e bem empolgante. Com isso, esperamos que os alunos vejam a
Física sob uma perspectiva mais amigável, o que facilitará na construção da sua aprendizagem.
Cada uma das atividades propostas a seguir visa aproximar os estudantes dos conteúdos
estudados em Física ao longo do Ensino Médio, possibilitando uma assimilação mais eficiente dos
conceitos físicos analisados.
Este trabalho inclui discussão teórica sobre a Física envolvida nos lançamentos de
foguetes com garrafas pet, 6 roteiros de atividades experimentais, que abordam desde a construção de
protótipos para os lançamentos, até possíveis melhorias no projeto original. Cada um deles contém
duração, objetivos, lista de materiais e os procedimentos a serem executados, trazendo ainda imagens
e diagramas de como os protótipos devem ser montados. Para facilitar a execução das atividades,
construímos um vídeo contendo o passo a passo da construção do foguete e da base de lançamentos,
trazendo ainda um lançamento teste.
Elaboramos ainda um material intitulado: Protocolos de segurança, que apresenta os
EPIs obrigatórios para atividade, os principais procedimentos de segurança, além de orientações sobre
o asseio do local dos lançamentos. No final do Guia também disponibilizamos uma sugestão de
avaliação, que aborda os principais pontos sobre a teoria Física dos foguetes.
Esperamos que este material auxilie os estudantes e os docentes na construção de uma
aprendizagem mais significativa no ensino de Física, auxiliando na desmistificação da Física quanto
Ciência.
4
LISTA DE IMAGENS
Figura 1. Partes que constituem um foguete padrão. Fonte: Nogueira et al, 2009, p. 299. .... 11
Figura 2. Balão de cheio de ar. Fonte: O autor. ..................................................................... 11
Figura 3. Balão de látex (bexiga de festas) e foguete. a) em equilíbrio b) em movimento.
Fonte: Nogueira et al, 2009, p. 317. ........................................................................................ 12
Figura 4. Forças que atuam em um foguete em voo. Fonte: Adaptado de SARRADET JR,
2009, p. 140. ............................................................................................................................. 13
Figura 5. Lançamento do minifoguete visto de lado – lançamento oblíquo. Fonte: Adaptado
de: Podesta (2007, p. 47). ......................................................................................................... 18
Figura 6. Maneira de estabelecer o centro de massa do foguete. Fonte: Adaptado de NASA
(2001, p. 118) e Mesquita (2014). ............................................................................................ 21
Figura 7. Método geométrico para determinação do CP num foguete de garrafa PET. Fonte:
Adaptado de SOUZA, 2007, p. 7. ............................................................................................ 22
Figura 8. Localização estável do CP e do CM num foguete. Fonte: adaptado de SARRADET
JR, 2009, p. 145. ....................................................................................................................... 22
Figura 9. Esfera metálica colocada sobre uma superfície a) circular voltada para baixo b)
plana c) circular voltada para cima d) fixa. Fonte: Aerodinâmica e estabilidade do foguete,
2009. ......................................................................................................................................... 22
Figura 10. Esfera metálica colocada sobre uma superfície a) circular voltada para baixo b)
plana c) circular voltada para cima d) fixa. Fonte: (Aerodinâmica e estabilidade do foguete,
2009). ........................................................................................................................................ 23
Figura 11. Diagrama de um foguete de garrafa PET movido à água pressurizada. Fonte:
MENEZES, 2014. ..................................................................................................................... 26
Figura 12. Diagrama de um foguete de garrafa PET movido a bicabornato e vinagre. Fonte:
Adaptado de: Podesta (2007, p. 47). ......................................................................................... 26
Figura 13. Modelo de aleta A .................................................................................................. 37
Figura 14. Modelo de aleta B .................................................................................................. 37
Figura 15. Modelo de aleta C .................................................................................................. 37
Figura 16. Pontos de corte nas garrafas ................................................................................... 38
Figura 17. Construção de um foguete...................................................................................... 39
Figura 18. Encontrando o centro de massa do foguete ............................................................ 45
Figura 19. Encontrando o centro de pressão do foguete ......................................................... 45
5
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Cronograma do minicurso de Lançamento de Foguetes de garrafa PET. Fonte: O
autor. ........................................................................................................................................... 7
Tabela 2. Relação entre o centro de massa o e o centro de pressão em um foguete. Fonte:
Adaptado de MATHIAS, RIBEIRO e GRECO JUNIOR, 2012. ............................................. 24
Tabela 3. Erros mais comuns apresentados por bases lançadoras e por foguetes de garrafa pet.
Fonte: O autor. ......................................................................................................................... 44
Tabela 4. Erros mais comuns nos foguetes de garrafas pet. Fonte: O autor. .......................... 46
Tabela 5. Semelhanças entre as narrativas espaciais de Júlio Verne e a realidade. Fonte:
Adaptado de VERNE, 2005. .................................................................................................... 51
Tabela 6. Erros físicos nas narrativas espaciais de Júlio Verne comparadas à realidade. Fonte:
Adaptado de VERNE, 2005. .................................................................................................... 52
6
Sumário
Cronograma de aplicação do minicurso ..................................................................................... 7
1. ESTUDANDO OS FOGUETES ............................................................................................ 9
1.1. História dos foguetes – Entre a ficção e a realidade ........................................................ 9
1.2. As leis de newton e o movimento dos Foguetes ............................................................ 10
1.3. Combustível do Foguete de garrafa pet ......................................................................... 19
1.4. A aerodinâmica dos Foguetes de garrafa pet e sua estabilidade .................................... 20
1.5. Os foguetes de água e os Foguetes de bicarbonato de sódio e vinagre ......................... 25
2. PROTOCOLOS DE SEGURANÇA .................................................................................... 29
Atividade Experimental 1 – Preparação do kit 1 ...................................................................... 33
Atividade Experimental 2 – Construção da Base Lançadora de Foguetes ............................... 34
Atividade Experimental 3 – Construção do Foguete ................................................................ 36
Atividade Experimental 4 – Lançamento do Foguete .............................................................. 40
Atividade Experimental 5 – Corrigindo erros na Base de Lançamentos e no Foguete ............ 43
INSTRUÇÃO DE COMO CORRIGIR DEFEITOS NA BASE LANÇADORA ...................... 43
INSTRUÇÃO DE COMO CORRIGIR DEFEITOS NO FOGUETE ..................................... 44
Atividade Experimental 6 – Realizar novos lançamentos ........................................................ 48
REFERÊNCIAS .......................................................................................................................
...........
..
........................................................................................................... 53
49
Apêndice 1 – Semelhanças entre as narrativas espaciais de Júlio Verne e a realidade 51
Apêndice 2 – Erros físicos nas narrativas espaciais de Júlio Verne comparadas à realidade 52
Apêndice 3 – Mapa Conceitual - Tipos de Foguetes
7
Cronograma de aplicação do minicurso
Para melhor aproveitamento do: Guia Para Experimentação Com Foguetes de
Garrafa Pet, é importante que minicurso seja dividido em aulas teóricas, aulas experimentais
e que contenha uma avaliação com a turma em que a atividade foi aplicada. Para auxiliar,
montamos a tabela 1, na qual sugerimos um cronograma para aplicação do minicurso,
contendo a ordem e as atividades a serem desenvolvidas. Boa aplicação.
Tabela 1. Cronograma do minicurso de Lançamento de Foguetes de garrafa PET. Fonte: O autor.
Aula Atividade desenvolvida h/aula
1 Introdução, História e Revisão de Cinemática 2
2 Forças que atuam no foguete, centros de massa e de pressão, combustíveis
dos foguetes. Protocolos de segurança
3
3 Preparação do Kit 1 (Atividade Experimental 1). Orientações sobre a
construção da base e do foguete
2
4 Construção da Base Lançadora de Foguetes (Atividade Experimental 2) e
(Atividade experimental 3)
3
5 Lançamento (atividade experimental 4) e tabulação dos dados 2
6 Correções na base e no foguete (atividade experimental 5), 2
7 Relançamento (atividade experimental 6) e tabulação dos dados 2
8 Tratamento dos dados e obtenção de algumas grandezas físicas 2
9 Avaliação 2
Carga horária total 20
8
A FÍSICA DOS FOGUETES
9
1. ESTUDANDO OS FOGUETES
1.1. História dos foguetes – Entre a ficção e a realidade
A história dos foguetes está intimamente ligada ao desejo do homem em conhecer
mais sobre o universo e sobre si mesmo. Muitas culturas, ao longo do mundo, e em diferentes
épocas, mostraram o seu interesse pelo universo e procuraram, de alguma forma, um modo de
poder explorá-lo. É nesse contexto que surge o mito de grego de Dédalo e Ícaro, o relato mais
antigo que se tem notícia sobre a curiosidade do homem pelo universo.
Os chineses foram os primeiros a desenvolver um artefato capaz de impulsionar
sozinho o voo, as chamadas “flechas de fogo voadoras” (NASA, 2001, p. 13). Entretanto,
devido a sua política nacional, para Marchionatti (2012), todas as descobertas chinesas
deviam ser postas à disposição do imperador, que diria qual seria o fim da invenção. Por isso,
o restante do mundo só veio a conhecer os primeiros foguetes em 1232, na batalha de Kai-
Keng, entre os chineses e os mongóis, conforme NASA (2001).
A China saiu vitoriosa do combate, contudo, os mongóis usurparam sua
tecnologia e, em 10 anos, essa técnica de construção já havia sido disseminada pelo mundo
todo. Porém, mesmo com esse avanço, trabalhar com esses artefatos ainda era algo
extremamente perigoso, uma vez que nem sempre as flechas acertavam seus alvos, podendo
até mesmo atingir a base que as lançou.
Historicamente, a ciência avançou conforme a necessidade daqueles que detém o
poder, ou dos que querem tomá-lo para si – conforme Guerra (2015). Para ganhar uma guerra,
uma nação se empenha totalmente e, ao final, os possíveis avanços tecnológicos obtidos são
inseridos posteriormente em benefício da sociedade em diversos campos do conhecimento.
Poderíamos citar aqui diversos relatos “imaginários” sobre pessoas que
descreveram viagens ao espaço, mas nenhum outro inspirou tantos como Júlio Verne e suas
histórias sobre viagens fantásticas ao redor do mundo, e ao espaço. Verne publicou vários
livros, sendo dois deles: “Da Terra à Lua” (1865) e “Ao Redor da Lua (1870)”, que se
tornaram best sellers mundiais, e deram origem à chamada ficção científica, conforme AEB
(2007) e Nogueira et al (2009).
Tantos são os detalhes descritos por Verne, e que foram realmente efetivados na
missão americana de conquista do espaço 100 anos depois, que seria praticamente impossível
sua previsão, de acordo com Nogueira et al (2009), não fosse o conhecimento científico da
época (NOGUEIRA et al., 2009). Para facilitar a explicação desse, e de outros fatos, sem
10
Dentre as principais conquistas desse período sublinhamos o primeiro satélite a
ser posto em órbita, o Sputnik 1, por parte da URSS, e a reposta americana no ano seguinte,
com o Explorer 1, um foguete de 14 quilogramas que é posto em órbita, marcando o início da
corrida ao espaço. Essa corrida foi marcada por vários acontecimentos, dentre os mais
importantes se destacam: o primeiro animal – a cadela Laika - a ir para espaço num satélite, a
bordo do Sputnik 2; o primeiro homem a ir ao espaço, o soviético Yuri Gagarin, que deu uma
volta completa na Terra a bordo da Vostok 1; a chegada do homem à Lua em 1969; a
construção da Estação Espacial Internacional (ISS) em parceria entre EUA e URSS, que tinha
como objetivo comum o melhorar as condições de vida na Terra.
Para mais informações sobre a história dos foguetes, a corrida espacial e a
conquista do espaço consultem as publicações1: AEB (2007), Damineli e Steiner (2010),
NASA (2001) e Nogueira et al., (2009).
1.2. As leis de Newton e o movimento dos Foguetes
Um foguete, em síntese, é uma câmara contendo gás sobre pressão em seu interior.
Uma pequena abertura em uma das extremidades da câmara permite que o gás escape, e,
fazendo isso, fornece uma força que propulsiona o foguete na direção oposta (NASA, 2001).
Um foguete existe para transportar cargas ou pessoas ao espaço.
1 Essas obras foram a principal fonte de consulta para a escrita dessa seção.
Apesar do fascínio do ser humano com o espaço, o que motivou o grande avanço
tecnológico nessa área, conforme os autores Damineli e Steiner (2010), foi a disputa pelo
poder mundial. Com isso, trabalhos como os de Konstantin Tsiolkovsky, Robert Goddard,
entre outros, passaram a ser estudados mundialmente para fins bélicos, e, por fim, como uma
ferramenta de exploração espacial. Nesse campo, destacaram-se: Wernher Magnus
Maximilian von Braun, alemão naturalizado americano, e o soviético Sergei Korolev (NASA,
2001).
esgotarmos o assunto, além de inspirados nos referidos livros de Júlio Verne, preferimos
apresentar as obras no minicurso em forma de tabela, para compararmos os acertos e erros das
previsões do autor, mostrados nos apêndices 1 e 2, respectivamente.
11
Antes de tratarmos das forças que atuam sobre o foguete, é necessário que
tenhamos claro as principais partes que o compõe, pois estas são fundamentais para o
desempenho do foguete. Um foguete padrão é mostrado na figura 1.
Daremos algumas breves informações sobre cada uma das partes constituintes
acabe (NOGUEIRA et al, 2009).
Coifa – serve para proteger a carga que está sendo transportada. Essa carga pode
ser animada (astronautas) ou inanimada (experimentos, satélites, etc). A sua forma afunilada
serve para diminuir o atrito do foguete com a atmosfera da Terra.
Paraquedas – utilizada para diminuir o impacto da carga útil sempre que esta
necessitar ser recuperada.
Propulsor – transporta o combustível (propelente) do foguete.
Tubeira – por onde escapam, em alta velocidade, os gases resultantes da
combustão.
Aletas – são tipos de asas localizadas na base do foguete. São elas que conferem
estabilidade durante o voo. Sem elas o foguete em voo não se manteria em linha reta, e teria
um movimento em torno de si próprio.
A partir daqui, iniciaremos nossa explicação sobre a física dos foguetes com a
análise de um balão de látex (bexiga) cheio com ar.
Enquanto o bico do balão está fechado, o sistema mantém o equilíbrio e nenhum
movimento é observado, conforme indica a figura 2.
Figura 1. Partes que constituem um foguete padrão. Fonte: Nogueira et al, 2009, p. 299.
Figura 2. Balão de cheio de ar. Fonte: O autor.
12
Mas o que ocorre quando o ar está aprisionado na bexiga? O diagrama da figura 2
mostra que o ar dentro do balão é comprimido por suas paredes de borracha. O ar dentro do
balão empurra as paredes em um sentido e o ar fora do balão empurra em sentido contrário, de
modo que as forças de pressão dentro e fora do balão sejam equilibradas.
A figura 3a mostra um diagrama que sugere uma semelhança entre o balão de
látex e um foguete, quando ambos estão parados.
O que ocorre quando o bico da bexiga é aberto? A partir deste instante, o ar
escapa (ação), e a bexiga é impulsionada no sentido oposto ao que o ar sendo expelido
(rea o), situa o similar ao que ocorre com o foguete, conforme indica a figura 3b. omo o
bico n o fi o e a borracha n o rígida, o bal o assume dire es desgovernadas at que seu
combustível o ar acabe (NOGUEIRA et al, 2009).
.
A aerodinâmica, por sua vez, é o ramo da Ciência que estuda a interação dos
corpos com os fluidos, buscando entender como atuam as forças nos corpos neles emersos. De
um modo mais voltado ao nosso objeto de estudo, podemos dizer que a aerodinâmica é o
estudo do movimento do ar, sobretudo quando interage com objetos em movimento (o
foguete). Num foguete, algumas forças só existem porque ele se move através do ar.
Um conceito importante no estudo da aerodinâmica é o vento relativo, que é o
movimento do ar em relação a um objeto. Os modelos de foguetes dependem da aerodinâmica
para voar corretamente, assim como os aviões. O desempenho de voo de qualquer foguete é o
resultado dos efeitos combinados das quatro forças básicas que atuam sobre ele, como
veremos mais adiante.
As forças que atuam num foguete em voo são: peso, arrasto, empuxo e
sustentação, indicadas na figura 4.
Figura 3. Balão de látex (bexiga de festas) e foguete. a) em equilíbrio b) em movimento. Fonte: Nogueira et
al, 2009, p. 317.
13
Vejamos em detalhes cada uma destas 04 (quatro) forças.
Força peso
A força peso é devido à atração gravitacional da Terra sobre o foguete. Essa força
atua em todos os corpos sujeitos ao campo gravitacional terrestre. Ela atua sempre em direção
ao centro da Terra, puxando os corpos para baixo.
A gravidade afeta o foguete esteja ele parado ou em movimento e em ambas as
situações sempre aponta no mesmo sentido: em direção ao centro da Terra (direção vertical
nas proximidades da Terra).
Como essa força está sempre presente é necessário que haja outras forças que
possam suplantá-la e fazer o foguete voar.
Força de empuxo
A força de ação que impulsiona o foguete é chamada empuxo. O empuxo é a
força que um fluido executa sobre um objeto quando há diferença de pressão neste. A queima
do propelente (combustível) provoca um desequilíbrio entre a pressão interna e externa ao
foguete, originando a força de empuxo (ação) que traciona o foguete no sentido oposto ao que
os gases são expelidos (reação), de acordo com as leis de Newton. É esta força que
impulsiona o foguete pelo espaço. Voltaremos às leis de Newton mais adiante.
Figura 4. Forças que atuam em um foguete em voo. Fonte: Adaptado de SARRADET JR, 2009, p. 140.
14
A intensidade dessa força depende, dentre outros fatores, da quantidade e da
velocidade de escape dos gases. A direção do empuxo é normalmente ao longo do eixo
longitudinal do foguete através do centro de gravidade.
Num foguete a força de empuxo é gerada por reação química provocada pela
mistura do propelente ou pela pressurização hidráulica de uma bomba. Outro ponto a ser
observado é que a força de empuxo atua enquanto os motores estiverem funcionando. Assim
que o combustível acabar, a força de empuxo desaparece e o foguete cai, sob ação da
gravidade.
Força de sustentação
Sustentação é a força que é criada quando o ar que se move acima de um objeto,
como uma pipa ou uma asa de avião, se move mais rápido do que o ar que se move abaixo
dele, fazendo com que a força (pressão de ar) seja menor na parte superior que inferior.
Para um modelo de foguete padrão, o nariz, a fuselagem e as aletas podem se
tornar uma fonte de sustentação se a trajetória de voo do foguete estiver em um determinado
ângulo, sendo que quanto maior o ângulo de ataque, formado entre o foguete e o fluxo do ar,
maior será a força de sustentação.
Fluidos que se movem mais rápido exercem menor pressão lateralmente que
aqueles que se movem de modo mais lento. Ao fazer com que o ar se mova mais rápido sobre
certas superfícies de um foguete, como nas aletas (ou asas, no caso de aviões), a pressão do ar
pode ser reduzida nessas superfícies criando a força de sustentação. As aletas são utilizadas
nos foguetes para aumentar sua estabilidade durante o voo, devido ao aumento da força de
sustentação sobre sua parte traseira. Caso suas aletas sejam móveis, o que é chamado de
controle ativo, o foguete pode corrigir qualquer tipo de distúrbio durante o voo, retornando
sempre a sua trajetória pré-estabelecida.
Força de arrasto
Quando um corpo sólido (em nosso caso, o foguete) se move por meio de um
fluido (gás ou líquido), este resiste ao movimento. O corpo sólido é submetido a uma força
aerodinâmica em uma direção oposta ao movimento; essa é a força de arrasto
15
A força de arrasto é uma força resistiva como a força de atrito (de deslizamento entre
superfícies sólidas). Essa força á altamente dependente da velocidade. Devido à geometria do
foguete, suas diferentes partes geram diferentes forças de arrasto. Uma delas é a fricção entre
as moléculas do ar e a superfície sólida do foguete em movimento.
A geometria do foguete, incluindo a forma das aletas e o “nariz” (coifa), influi
fortemente na força de arrasto. O projeto do foguete e de seu lançamento são feitos de modo a
garantir que este objeto em questão seja aerodinamicamente estável e produza um mínimo de
arrasto.
Podemos resumir o que acontece no voo do foguete do seguinte modo:
Quando o motor é ligado, surge a força de impulso que excede a força da
gravidade;
Esta força acelera o foguete para cima, aumentando a velocidade até a queima
total do combustível ou até que as forças de arrasto sejam suficientes para igualar
a força de empuxo (velocidade terminal);
A gravidade e o arrasto trabalham para desacelerar o foguete; ambas limitam a
altura que um foguete pode alcançar;
Quando toda a velocidade ascendente (vertical) é perdida, a gravidade faz com
que o foguete acelere para baixo, aumentando a velocidade até que o sistema de
recuperação (se houver) seja acionado; o sistema de recuperação é projetado para
se opor à força da gravidade, permitindo uma descida controlada e aterrissagem
segura.
O foguete atinge o solo.
Agora precisamos falar sobre duas partes bastante importantes para o sucesso da
estabilidade de um foguete durante o voo: seu centro de massa (ou de gravidade) e de pressão.
O centro de gravidade de qualquer corpo – pequeno ou grande, maciço ou oco – é o
ponto onde toda a massa do corpo está equilibrada. Então, o centro de gravidade de um
foguete refere-se ao ponto em torno do qual seu peso é equilibrado. É neste ponto que atuam
as forças peso e de empuxo. O centro de pressão, por sua vez, refere-se ao ponto do foguete
onde todas as forças aerodinâmicas externas, que nele atuam, estão centralizadas e só existam
enquanto o foguete está passando através do ar. Assim, as forças de sustentação e de arrasto,
16
que são forças aerodinâmicas, atuam através do centro de pressão. Adiante nesta seção
voltaremos a tratar destes pontos, dando maiores detalhes.
Leis de Newton
As leis que regem os movimentos dos foguetes podem ser explicadas pela
Mecânica Clássica. É importante dizer que há vários desdobramentos matemáticos pelo fato
da massa do foguete não ser constante – como ele perde combustível, que geralmente contém
cerca de 80% do seu peso, sua massa está continuamente variando. Um tratamento completo
desse tema foge ao escopo de nosso trabalho e aqui vamos tão somente mostrar como as leis
de Newton se explicam ao estudo do foguete.
De um modo geral podemos dizer que: no estado inicial, antes do lançamento, o
foguete encontra-se em repouso, isto é, no estado de Inércia, de modo que ele só passará a se
mover se uma força (Empuxo) suficientemente grande, para superar a força Peso, o coloque
em movimento. Depois que o gatilho é acionado e o bocal liberado, forçando (Princípio
Fundamental) o foguete a se movimentar (reação) no sentido contrário ao da atuação do
Empuxo (ação), conforme explicado pela Terceira Lei de Newton. A seguir, trataremos de
cada uma das forças separadamente.
1ª Lei
Já vimos as forças que há 04 (quatro) forças que atuam em um foguete e sabemos
que 02 (duas) delas só agem quando o foguete está em movimento. Vamos aqui nos atentar
àquelas que atuam com o foguete ainda parado.
Para entender como a 1ª Lei explica o movimento do foguete, vamos imaginá-lo
parado na base de lançamento. Nesta situação ele está em repouso: a gravidade o puxa para
baixo e a plataforma em que está apoiado o puxa para cima (força normal). Essa é uma
situação de equilíbrio, em que as forças resultantes que atuam sobre um corpo são nulas. Para
sair dessa situação de equilíbrio será necessário criar um desiquilíbrio no sistema, ou seja,
outras forças terão que atuar sobre ele.
17
Essa outra força aparece quando os motores dos foguetes são ligados, e pelo efeito
dos gases expelidos surge a força de impulso. Essa força é superior à da gravidade e o foguete
se coloca em movimento. Essa força atuará enquanto houver combustível e os gases estiverem
sendo expelidos. Se o combustível acabar, essa força passa a ser nula e o foguete cai.
Uma vez que a massa do foguete não é constante, a força que o impulsiona
também não é constante. Há dois momentos distintos em que ele é acelerado: o primeiro
momento corresponde àquele em que o foguete está cheio de propelente e, o segundo, àquele
em que o foguete é acelerado apenas pelo gás que ainda está pressurizado dentro dele; neste
caso, como o foguete está vazio, sua massa é menor, e, consequentemente, sua aceleração é
maior do que no primeiro instante.
2ª Lei
Sabemos que, para os casos em que a massa é constante, a segunda lei de Newton diz
que:
(1)
onde m é a massa (constante) do corpo, é a resultante das forças que atuam sobre ele e é
a aceleração que o corpo adquire sob a influência da força resultante.
Mas, no caso dos foguetes, em que a massa é variável (pela perda de
combustível)?
No caso em que a massa é variável a segunda Lei é escrita como
(2)
onde
⁄ indica a como o vetor momento linear varia com o tempo, ⁄ indica como a
massa varia com o tempo e ⁄ indica como o vetor velocidade varia com o tempo,
sendo esta a aceleração instantânea da partícula.
18
O movimento do foguete é bastante complexo pois, ao longo do voo, ele vai
perdendo carga e, assim, sua massa permanece variável mesmo quando o combustível acaba.
A velocidade que aparece na equação (2) é dependente da velocidade de exaustão dos gases e
também da taxa com que a massa varia no tempo. Um tratamento completo para o movimento
dos foguetes deve levar em conta a lei de conservação do momento linear em sistemas de
referência acelerados.
Obviamente a dependência da massa com o tempo torna impossível utilizar as
equações da cinemática para descrever a trajetória dos foguetes. Mais precisamente, a
cinemática poderia ser utilizada, numa primeira aproximação, a partir do momento que o
combustível acabe (o que implica a força de empuxo nula), pois a partir daí o foguete teria a
massa constante (figura 5).
Nos referimos acima à “primeira apro ima o”, porque as for as de sustenta o e
arrasto ainda atuariam sobre o foguete e nesta aproximação deverão ser consideradas
constantes, o que na maioria das vezes não ocorre.
Figura 5. Lançamento do minifoguete visto de lado – lançamento oblíquo. Fonte: Adaptado de: Podesta (2007,
p. 47).
3ª Lei
Já tivemos a oportunidade de descrever o que acontece com o foguete quando os
motores são ligados. Na linguagem da terceira Lei de Newton, dizemos que os gases
expelidos (ação) empurram o foguete em sentido contrário (reação). Essa força de reação deve
ser maior que a força peso do foguete para que este seja colocado em movimento.
19
A terceira Lei está sempre atuando independente de o foguete estar se movendo
dentro ou fora da atmosfera terrestre.
Utilizando a segunda e a terceira Leis e o fato de que a massa do foguete está
sempre diminuindo durante o voo, é possível mostrar que à medida que a massa do foguete
diminui sua aceleração deve aumentar.
1.3. Combustível do Foguete de garrafa pet
Os foguetes são dispositivos destinados ao transporte de uma carga útil. O seu
combustível propulsor, chamado de propelente, consiste da junção de um combustível e um
oxidante. Um combustível é uma substância que queima quando combinado com oxigênio e
que, no caso dos foguetes, produz gás para propulsão (NASA, 2001).
Mas no espa o n o há o igênio... Por isso, necessário “carregar” junto com o
combustível um oxidante, que nada mais é do que um agente químico que libera oxigênio
para que possa haver a queima (combustão). Como resultado de sua combustão, são gerados
os gases que, expelidos em alta velocidade, causam o movimento do foguete (AEB; 2007).
Os propelentes são classificados de acordo com seu estado físico: líquido, sólido ou
híbrido. O motor de foguete mais simples de todos, e consequentemente, aquele que utilizado
há mais tempo, é o foguete de combustível sólido; porém, o mais eficiente é o foguete de
propulsão híbrida, contendo um sistema combustível de propulsão sólida e líquida no mesmo
motor.
O foguete de garrafa PET
No caso de nosso foguete de garrafa PET, a propulsão se dá unicamente por meio de
uma reação química entre bicarbonato de sódio (NaHCO3) e vinagre (CH3COOH). Essa
reação é dada pela seguinte equação:
(4)
À direita da equação temos o produto da reação: um sal (CH3COONa), água (H2O) e
dióxido de carbono (CO2), este último éo que nos interessa para os lançamentos de foguetes.
20
É importante considerar que o vinagre utilizado contém apenas 4% de ácido acético.
Logo, para uma garrafa comum de vinagre (750 ml) existe apenas 30 ml de ácido. Sabendo
que a densidade do ácido acético é de 1,05 g/ml, vemos que uma garrafa possui apenas 42 g
de ácido acético.
Tem-se que 1 mol ácido acético possui 60 g, enquanto 1 mol de bicarbonato de sódio
possui 84 g; logo, a proporção ideal de bicabornato a ser misturado ao vinagre seria:
( )
( ) ( )
( )
( )
Como podemos observar, a quantidade exata para que a mistura ficasse homogênea
seria de 42 g de ácido acético para 58,8 g de bicarbonato de sódio.
Em nosso trabalho, preferimos não especificar uma quantidade exata de vinagre e
bicabornato. Optamos por deixar que os estudantes fizessem os testes e, de forma
experimental, descobrissem qual seria a melhor mistura dos componentes, comparando os
melhores resultados obtidos pelos grupos ao final da atividade.
1.4. A aerodinâmica dos Foguetes de garrafa pet e sua estabilidade
Já vimos (seção 3.2) que o centro de massa (CM) e o centro de pressão (CP) são
importantes para a estabilidade dos foguetes.
Devido às limitações de cálculo matemático, não mostraremos como calcular,
matematicamente, o CM de uma distribuição contínua de cargas (como um foguete). No
entanto, explicaremos aqui como calcular o CM de uma distribuição discreta de cargas, como
no caso de 03 (três) esferas de massa que distem, respectivamente, , e de
uma origem comum. O CM, ressaltando-se que é uma distância, é dado por:
(5)
sendo o vetor que localiza o centro de massa (que é um ponto).
21
A determinação do centro de massa de um objeto é feito por meio de fórmulas,
todavia, há casos em que esta pode ser feita através da análise da geometria do corpo. É o
caso da garrafa PET (e do foguete já construído). A primeira conclusão a que se chega é que
CM da garrafa PET está ao longo de uma linha imaginária que divide a garrafa exatamente ao
meio. Resta, então, determinar a localização desse ponto.
Para determinar o ponto que localiza o CM basta tentar equilibrá-lo com um fio
fino, conforme indica a figura 6. Para a garrafa PET o CM está dentro da garrafa, em cima da
linha imaginária que divide a garra ao meio.
Um raciocínio parecido pode ser utilizado com o foguete (garrafa mais aletas)
desde que se utilize uma garrafa cilíndrica, que garantirá uma simetria radial, e que as aletas
sejam coladas simetricamente umas em relação às outras (SOUZA, 2007).
Agora passemos ao CP. Este ponto não é afetado pela massa que o foguete carrega,
mas sim pela forma do corpo, mais precisamente a área de cada uma das suas partes. Num
corpo homogêneo, o CP coincide com o CM.
Para determinarmos a localização do CP de um foguete de garra PET, podemos
realizar uma aproximação semelhante àquela utilizada para determinar o CM. Para isso é
preciso:
Posicionar o foguete sobre um papelão e, com um lápis ou caneta, riscar o
contorno da projeção do foguete no papelão;
Recortar o papelão no contorno riscado;
Com uma régua posicionada com a parte fina para cima, coloque o contorno de
papelão sobre a régua e tente equilibrá-lo (ver figura 7).
Figura 6. Maneira de estabelecer o centro de massa do foguete. Fonte: Adaptado de NASA (2001, p. 118) e
Mesquita (2014).
22
Quando o equilíbrio for alcançado, desenhar uma linha reta no papelão no local onde
passa a régua.
Marcar o centro da linha com um ponto. Esse é o centro de pressão de seu foguete.
A configuração de maior estabilidade é aquela em que o CM está mais próximo da
coifa e o CP mais próximo da cauda do foguete. Um diagrama com essa configuração é
mostrada na figura 8.
Depois de determinados as posições do CM e do CP, chega a hora de analisar a
estabilidade do foguete montado. Além desses fatores, ela também dependerá da distância
entre o CM e o CP, e do tamanho das aletas. Para entender melhor as condições de equilíbrio
que um corpo pode assumir, pensemos no caso simples de uma esfera colocada sobre as
diferentes superfícies indicadas na figura 9.
Figura 8. Localização estável do CP e do CM num foguete. Fonte: adaptado de SARRADET JR, 2009, p. 145.
Figura 9. Esfera metálica colocada sobre uma superfície a) circular voltada para baixo b) plana c) circular
voltada para cima d) fixa. Fonte: Aerodinâmica e estabilidade do foguete, 2009.
Figura 7. Método geométrico para determinação do CP num foguete de garrafa PET. Fonte: Adaptado
de SOUZA, 2007, p. 7.
23
Na situação a, a esfera pode rolar para qualquer um dos lados, sem que retorne a
condição inicial. Na letra b, vemos que a esfera é posta sobre uma superfície perfeitamente
plana. Aqui, não importa a direção que ela seja arremessada, ela manterá o novo curso. Na
letra c, vemos que, embora uma força atue sobre a esfera, ela sempre tenderá a retornar para a
posição inicial no centro da região circular, que é onde a esfera tem menor energia; para que
saia dessa posição, ela deve receber uma quantidade de energia suficientemente grande, e na
direção de uma das extremidades, para que seja deslocada para fora do vale circular. Na letra
d, a esfera a é posta num local em que se manterá fixa. Nessa posição, ela não tem
mobilidade, ainda que uma força atue sobre ela.
No caso dos foguetes temos algo semelhante ao exemplo das esferas, existindo
também 04 (quatro) possibilidades, todas ligadas à posição relativa entre o CM e o CP. A
figura 10 retrata esse fato, mostrando um foguete que se desloca com velocidade , sendo
açoitado pelo vento:
A tabela 1 mostra a relação entre o CM e o CP em função do tamanho das aletas
em comparação ao diâmetro do foguete e as consequências sobre o voo.
Figura 10. Esfera metálica colocada sobre uma superfície a) circular voltada para baixo b) plana c)
circular voltada para cima d) fixa. Fonte: (Aerodinâmica e estabilidade do foguete, 2009).
24
Tabela 2. Relação entre o centro de massa o e o centro de pressão em um foguete. Fonte: Adaptado de
MATHIAS, RIBEIRO e GRECO JUNIOR, 2012.
Comportamento Tamanho da aleta
comparada ao
diâmetro do foguete
Relação entre o
CM e o CP
Consequências sobre o voo
Instável Inexistente ou muito
pequena
CM abaixo do
CP
O foguete possui trajetória
imprevisível, uma vez que
qualquer força de empuxo
irá alterar seu momento
angular
Indiferente Muito pequena CM e o CP
coexistem no
mesmo ponto
O foguete é veloz, porém não
mantém sua trajetória
original, sendo facilmente
impelido na direção do vento
Estável Aletas do mesmo
tamanho do diâmetro
do foguete
CM está a cerca
de 1,5 cm acima
do CP
O foguete manterá a
trajetória do lançamento
Super estável Muito grande CM está muito
acima do CP
Devido a má distribuição
de massa, o foguete não
chega a grandes altitudes,
de modo que ele é mais
lento e se desvia de sua
trajetória original,
passando a voar contra o
vento
Normalmente, os primeiros instantes do lançamento de um foguete são os que
apresentam maior instabilidade no voo, pois as aletas ainda não produzem uma estabilidade
significativa, e a força de sustentação é muito pequena quando comparada ao empuxo gerado
pelas rajadas de vento. Para resolver esse problema, a melhor alternativa é construir uma guia
de lançamento por onde o foguete será ejetado e que tenha o maior comprimento possível,
desde que isso não influencie na estabilidade da base de lançamentos. Nesse projeto, optou-se
por alongar o comprimento do cano em que o foguete será acoplado. O tamanho do cano deve
ser tal que não faça a ponta do cano, que contém uma agulha metálica, entrar em contato com
o balão interno ao foguete.
25
1.5. Os foguetes de água e os Foguetes de bicarbonato de sódio e vinagre
Durante o período da Guerra Fria, o governo americano desenvolveu um programa de
divulgação dos foguetes em parceria com a NASA com o objetivo de incentivar jovens a
ingressarem na carreira científica, e, assim, garantir sua liderança tecnológica na área.
No ano de 2009, o Brasil, através Olimpíada Brasileira de Astronomia e Astronáutica
(OBA), também passou a utilizar os foguetes como uma forma de divulgação científica, por
meio da Mostra Brasileira de Foguetes (MOFOG) e da Jornada Brasileira de Foguetes, a qual
convida as melhores equipes participantes da MOBFOG de todo o Brasil. A OBA desenvolve
seu projeto em quatro níveis diferentes:
Nível I – destinado aos estudantes do 1º ao 3º ano do ensino fundamental
Nível II – destinada aos estudantes do 4º ou 5º ano do ensino fundamental
Nível III – destinada aos estudantes entre o 6° e o 9º ano do ensino fundamental
Nível IV – destinada aos estudantes em qualquer série/ano do ensino médio.
De acordo com a OBA, seus objetivos são:
[...] fomentar o interesse dos estudantes pela Astronáutica, Física,
Astronomia e ciências afins, promover a difusão dos conhecimentos
básicos de uma forma lúdica e cooperativa, mobilizando num mutirão
nacional, alunos, professores, coordenadores pedagógicos, diretores,
pais e escolas, e instituições voltadas às atividades aeroespaciais.
(MOBFOG, 2018, p. 1).
Nossa escola, o Instituto Federal Tecnológico de Sorriso/MT, sob a supervisão
deste autor, participa há anos da Mostra de Foguetes. Já obtivemos o 6º lugar na classificação
No projeto de divulgação desenvolvido pelos americanos, havia vários tipos de
foguetes, desde os mais simples, construídos com papel cartão ou cartolina, e que são ejetados
soprando-se um canudo de refrigerante, até os mais sofisticados, movidos por propelente
sólido.
Já vimos que os foguetes são dispositivos destinados ao transporte de uma carga útil.
Eles podem ser classificados de acordo com sua função, o número de estágios e o tipo de
propelente usado. Durante o minicurso, usamos um mapa conceitual para diferenciação dos
tipos de foguetes (apêndice 3).
26
do estado de Mato Grosso e estamos trabalhando para melhorar nossa classificação nas
Mostras futuras.
Os estudantes do nível constroem os seus foguetes a base de canudos de
refrigerante, enquanto os do nível II, de canudo de papel, já os do nível III constroem uma
base de lançamentos e o seu foguete de garrafa PET, movido a ar comprimido, que é bastante
parecido com o foguete nível IV, com a diferença de que este é movido exclusivamente pelos
gases gerados na reação química entre o bicarbonato de sódio e o vinagre a 4%.
A figura 11 mostra o diagrama de um foguete de água, incluindo detalhes dos
sistemas de lançamento. A figura 12 mostra um esquema do foguete de bicabornato de sódio e
vinagre.
Há, efetivamente, pouca diferença entre esses dois modelos propostos pela OBA,
de modo que a construção do corpo do foguete é o mesmo nos dois casos. A diferença básica
entre os dois se encontra em suas finalidades, sendo que o foguete do nível III, pressurizado
com uma bomba de encher pneus, é projetado para ser lançado a 90°, buscando a maior
altitude, enquanto o foguete do nível IV, pressurizado devido a reação química entre o
Figura 11. Diagrama de um foguete de garrafa PET movido à água pressurizada. Fonte: MENEZES, 2014.
Figura 12. Diagrama de um foguete de garrafa PET movido a bicabornato e vinagre. Fonte: Adaptado de:
Podesta (2007, p. 47).
27
bicarbonato de sódio e vinagre, é projetado para obter o maior alcance. Devido a essas
diferenças, o foguete do nível III leva internamente um paraquedas, sendo que depois que o
propelente interno acaba, e o foguete inverte o seu sentido, a coifa se desprende do corpo do
foguete liberando o paraquedas e fazendo com que o foguete tenha uma aterrissagem suave no
solo. Uma vantagem técnica dos foguetes de ar comprimido é que eles podem ser
reaproveitados após o lançamento.
28
PROTOCOLOS DE SEGURANÇA
29
2. PROTOCOLOS DE SEGURANÇA
USO DE EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL (EPIs): O uso é de
Equipamentos de Proteção Individual (EPIs) é mais que uma obrigação legal, é uma forma de
garantir a segurança de sua equipe, e das pessoas presentes no local, por isso a seu uso é
obrigatório. Sabemos que o uso desses equipamentos pode ser incomodo no começo, mas
depois de um tempo eles se tornarão algo natural.
onverse com sua equipe sobre a importância todos utilizarem os EPIs, ainda que “ningu m
esteja vendo.”
EPIs OBRIGATÓRIOS: Todos os membros da equipe diretamente envolvidos no
lançamento deverão usar:
Óculos de proteção,
Calça jeans
Tênis
Jaleco ou capa de chuva.
PROCEDIMENTOS DE SEGURANÇA: Tome cuidado ao manusear o foguete,
principalmente quando este estiver pressurizado. Evite distrações, como conversar, mexer no
celular enquanto estiver manuseando o foguete ou a base de lançamentos.
Escolha o local do lançamento com antecedência, certificando-se que não há transito nas
imediações do local, nem circulação de pedestres ou animais.
CONCIENTIZAÇÃO DE RISCOS: Com isso, contamos com você para conscientizar sua
equipe que, ainda que essa atividade seja divertida, ela também passível de acidentes, que em
sua maioria, podem evitados com medidas simples de prevenção.
Em caso de dúvida, peça ajuda ao professor, ou a algum tutor presente durante a atividade.
Essas pessoas estão preparadas para aconselharem, ou para intervirem com eficiência em
alguma situação de risco, garantindo assim a segurança de todos os presentes.
REVISÃO PERIÓDICA DOS EQUIPAMENTOS E PROTÓTIPOS: É altamente
recomendável que vocês verifiquem periodicamente seus equipamentos, pois é muito comum
que uma base ou foguete seja danificado transporte ou manuseio inadequado. Lembre-se que
algumas pessoas gostam de enfeitar seus foguetes, sendo que alguns até chegam a pinta-los ou
passar envolve-los com fita isolante, o que altera sua resistência ao sol, levando a eventuais
deformações nos foguetes.
30
REUTILIZAÇÃO DE PEÇAS: Durante a realização da atividade de lançamento de foguetes
é comum algumas acabarem reutilizando algumas peças, ou combustível, o que pode
prejudicar o rendimento dos lançamentos, a segurança dos membros da equipe, ou de
qualquer outro espectador. Para resolver isso, certifique-se que as peças que se deseja
reutilizar estão em bom estado de conservação, e se realmente existe a necessidade dessa
reciclagem. Já sobre os combustíveis do foguete, bicarbonato de sódio e vinagre, evite utilizar
produtos com data de validade vencidos, ou que já estejam abertos a um certo tempo. Caso
você e sua equipe desejem fazer uma bateria de testes, é compreensível que vocês adquiram
um pacote de bicarbonato de maior do que aquele que nós sugerimos, o que é bastante
compreensível. Evitem porém, que esses itens fiquem expostos a umidade, ou que fiquem de
um dia para o outro, pois, ainda que “aparentemente” a rea o química esteja acontecendo
normalmente, a eficiência da reação não se compara à aquela com o propelente novo.
ITENS OBRIGATÓRIOS PARA O SEU PROJETO
FIXAÇÃO DA BASE DE LANÇAMENTO: É obrigatório que toda base seja fixada, presa
ao chão e isso independentemente do peso da base. Nenhuma base deverá ser "segurada"
com as mãos, pés e/ou pedras, pois isso pode causar dano a alguma das pessoas presentes. Por
isso, caso a base não estiver bem fixa no chão, a equipe não poderá lançar seu foguete.
GATILHO NA BASE: É obrigatório a base ter um cordão grosso de 5 metros de
comprimento para acionar o gatilho e fazer o lançamento. Equipes com bases sem o cordão ou
com cordões menores NÃO FARÃO o lançamento até que se enquadrem neste item.
VÁLVULA DE SEGURANÇA, ABORTO OU DE DESPRESSURIZAÇÃO: É
obrigatória a presença de uma válvula (ou mecanismo) para despressurizar o foguete caso ele
não saia da base ao final da contagem. Esta válvula deve ser acionada à distância, tal como o
gatilho e o conteúdo do foguete e base deve ser dirigido para o campo de lançamento e não
para as laterais ou para trás, onde estão os alunos.
“GUIA DE LANÇAMENTO”: É obrigatório que os foguetes tenham uma “guia de
lan amento”, ou seja, uma vareta ou guia que o obrigue, depois de sair da base, a seguir a
trajetória planejada, ou então que o tubo pelo qual ele é lançado seja o mais longo possível.
31
COMBUSTÍVEIS: É obrigatório que o combustível do foguete seja vinagre (4%) e
bicarbonato de sódio, misturados a qualquer proporção. As equipes não poderão adicionar
nenhuma outra substância dentro do foguete ou da base, exceto água. O combustível poderá
ser aquecido, porém sem uso de botijões de gás no local.
MANÔMETRO: Altamente recomendado que a base tenha um manômetro.
LIXO E DESORDEM
Seja educado e não deixe lixo, ou qualquer outra espécie de resíduo no local em que
realizarem seus lançamentos. Caso alguma equipe deixe lixo na sua raia de lançamentos, ou
após os lançamentos não descartar devidamente os resíduos, toda a sala será punida com a
perda de 1,0 ponto na nota final da atividade.
COMO SERÃO FEITAS AS MEDIÇÕES DE DISTÂNCIA?
A distância voada pelo foguete é aquela medida PERPENDICULARMENTE entre a linha de
lançamento e a linha imaginária que passa pelo foguete e é paralela à linha de lançamento. Ou
seja, não se mede distância entre o ponto de lançamento e ponto de parada do foguete! Logo,
lance seu foguete PERPENDICULARMENTE à linha de lançamento!
32
ATIVIDADES EXPERIMENTAIS
33
Atividade Experimental 1 – Preparação do kit 1
Objetivos: Preparar o kit 1 com o material que será utilizado durante a atividade
Experimental 2
Duração: 40 min.
Instruções pré-montagem
Esta atividade é a primeira de uma sequência de 07 atividades que são necessárias até
que o foguete esteja em perfeitas condições de ser lançado, e tenha seus dados tratados.
KIT 1 – Base Lançadora de Foguetes
Instruções iniciais
- Disponha a barra de cano sobre uma superfície plana e firme.
- Deixe a serra e as lixas próximo da barra de cano.
Instruções de montagem do kit
Siga o passo-a-passo para a construção do kit:
1) Corte a ½ barra de cano, de modo que se obtenha:
2 Pedaços de cano com 10 cm de comprimento.
2 Pedaços de cano com 8 cm de comprimento.
1 Pedaço de cano com 20 cm de comprimento.
2 Pedaços de cano com 30 cm de comprimento.
2) Lixe as extremidades dos canos para que eles sejam fixados com mais facilidade.
Instruções pós-montagem do kit
Coloque os pedaços de cano que foram cortados dentro de uma caixa e guarde-os em
segurança até que nós iniciemos a montagem da base lançadora de foguetes.
34
Atividade Experimental 2 – Construção da Base Lançadora de
Foguetes
Objetivos: Construir uma base lançadora de foguetes
Duração: 50 min.
Instruções pré-montagem
Esta atividade é a segunda de uma sequência de 07 atividades que são necessárias até
que nosso foguete seja lançado e tenha os dados tratados.
Instruções para a montagem
Pegar o kit 1 com os materiais para a construção da base lançadora;
Para a montagem da base você pode seguir o passo a passo descrito nesse roteiro,
ou então assistir ao vídeo2: “Como montar sua base de lançamentos e seu próprio
foguete de garrafas pet” e seguir as instruções ali contidas.
Instruções iniciais
- Disponha as peças do kit 1 de montagem sobre a bancada
- Separe na bancada os canos as ferramentas e os instrumentos de medida
Instruções de montagem
Siga o passo-a-passo da montagem:
1) Cole os dois canos de 8 cm nas extremidades do tê soldável sem rosca.
2) Cole o tê soldável com rosca numa dessas extremidades, e em seguida cole o cano de
20 cm na outra extremidade desse tê.
3) Passe veda-rosca no encaixe do manômetro, e o rosqueie no tê com rosca.
4) Cole um prego, ou um palito de churrasco na ponta do cano de 20 cm.
2 Esse vídeo é de nossa autoria, e descreve de forma detalhada a construção da base de lançamentos e do foguete,
podendo ser assistido em: https://www.youtube.com/watch?v=VwXusYlbaZM.
35
Essa fixação deve ser muito feita, de modo a não permitir que esse material se desprenda.
5) Cole os canos de 10 cm nas outras extremidades dos cotovelos de cano. Cole um
cotovelo de cano em cada um dos canos de 30 cm.
6) Ajuste a base de modo que a parte inclinada fique a 45° com o solo.
Obs. Cole essa parte somente depois que você tiver certeza que a inclinação
desejada tiver sido alcançada.
7) Gire o manômetro de modo que ele voltado para você no momento do lançamento.
8) Agora temos que escolher o ponto em que o foguete ficará preso. Para tanto faça o
seguinte:
- fixe as braçadeiras de plástico na extremidade do cano de cano de 20 cm;
- pegue a garrafa pet e a encaixe na extremidade do cano de 20 cm de modo que o
cano entre o máximo possível para dentro da garrafa. Essa configuração é importante
no momento do lançamento, ele é que servirá de guia para o foguete.
DICAS:
i) Utilize pelo menos 8 dessas braçadeiras, porém esse valor pode mudar
dependendo do tamanho das braçadeiras.
ii) Use uma fita adesiva comum ou de dupla face para prender essas braçadeiras,
depois as fixe com as duas braçadeiras de metal.
iii) Aperte bem firme as braçadeiras de metal ao cano, de modo a garantir que as
braçadeiras de plástico não irão se soltar.
iv) O excesso das braçadeiras de plástico deve ser cortado, por motivos meramente
estéticos.
9) Recorte o anel de dois balões de festa e encaixe-os ao cano de 20 cm onde o bocal da
garrafa havia ficado encaixado, enrolando-os com a fita veda rosca.
Obs. Para melhor fixação destes, pode-se usar uma pequena serra para fazer
uma pequena raia para que os anéis fiquem mais bem encaixados.
Instrução pós montagem
Tendo construído sua base de lançamento estamos prontos para construir o
foguete propriamente dito. Esta etapa será feita na próxima atividade experimental.
Até lá guarde sua base em local seguro.
36
Atividade Experimental 3 – Construção do Foguete
Objetivos: Construir um Foguete de garrafas pet
Duração: 1 h:40 min.
Instruções pré-montagem
Esta já é a terceira atividade de uma sequência de 07 atividades. Até agora você já
aprendeu um pouco da teoria, e como construir uma base lançadora de foguetes. Agora, você
aprenderá a fazer o foguete propriamente dito.
Gostaríamos de lembra-lo que o passo-a-passo da montagem do foguete foi
disponibilizado a cada uma das equipes, e caso sintam necessidade, podem voltar a ele sanar
eventuais dúvidas.
Instruções para a montagem
Pegue o kit 2 com o material para a construção do foguete.
Para a montagem da base você pode seguir o passo a passo descrito nesse roteiro,
mais precisamente no Anexo 3, ou então assistir ao vídeo3: “Como montar sua base
de lançamentos e seu próprio foguete de garrafas pet” e seguir as instruções ali
contidas. Assista também o vídeo4 um dos lançamentos feitos por nossa equipe.
Instruções iniciais
- Disponha as peças do kit de montagem sobre a bancada
- Separe na bancada as ferramentas e os acessórios dos outros itens.
Instruções de montagem
3 Esse vídeo é de nossa autoria, e descreve de forma detalhada a construção da base de lançamentos e do foguete
e pode ser acessado em: https://www.youtube.com/watch?v=VwXusYlbaZM.
4 https://www.youtube.com/watch?v=SEDSDPg-tqQ.
37
Montagem das aletas – Modelos A e B.
1) Marque na pasta de documentos os pontos onde serão feitos os cortes.
Utilize a régua para acertar o tamanho dos lados, e para dividir os locais que deverão ser
cortados (linha vermelha pontilhada). Colocamos um desenho para servir de modelo pra
você.
Cada um dos modelos é mostrado abaixo:
2) Dobre as partes 1 e 3 para o lado esquerdo, e as partes 2 e 4 para o lado direito.
3) Recorte a pasta de documentos no formato mostrado ao lado, obedecendo as mesmas
medidas.
Escolhemos o formato de trapézio devido à facilidade para recorta-lo, ve para produção em
longa escala. Existem vários formatos possíveis, sendo que alguns são mais aerodinâmicos,
porém mais difíceis de serem feitos.
Para o modelo C:
1) Marque na pasta de documentos os pontos onde serão
feitos os cortes.
Utilize a régua para acertar o tamanho dos lados.
Colocamos um desenho para servir de modelo pra você.
Daqui em diante ambos os modelos tem a mesma montagem.
4) Faça três ou quatro aletas do mesmo tamanho.
Figura 13. Modelo de aleta A Figura 14. Modelo de aleta B
Figura 15. Modelo de aleta C
38
Montagem do corpo do foguete
5) Corte uma das garrafas nos locais mostrados no esquema do lado.
Ao cortar a garrafa você deverá deixa um “saiote” com cerca de 14 cm, algo
como que um funil no bico da garrafa, sendo que a parte debaixo será
descartada.
6) Fixe as aletas ao saiote do foguete.
É estritamente importante que as aletas sejam bem fixadas ao saiote, de modo que elas
fiquem paralelas ao corpo do foguete, e simétricas umas em relação às outras. Caso isso não
seja feito, o seu foguete sairá da base de lançamentos “rebolando”, o que comprometerá o
desempenho no lançamento.
DICA:
Para melhorar a aerodinâmica do seu foguete, encaixe um chapéu de festa na ponta do
foguete fixando-o com fita adesiva.
7) Encaixe o saiote a garrafa que não foi recortada.
Tome bastante cuidado para que o encaixe não fique torto, comprometendo a estabilidade do
foguete durante o voo.
8) Encha um balão com cerca de 160 ml de água o fixe dentro do “funil” formado com a parte
dianteira da garrafa pet, de modo que ele fique preso na sua tampa.
Na hora da fixação é importante que o balão fique bem distribuído dentro da garrafa, para
garantir que o foguete não penda nenhum dos lados. Caso prefira, você poderá recortar a
parte sobressalente do balão que ficar do lado de fora da garrafa.
9) Fixe o funil da garrafa ao saiote.
Figura 16. Pontos de corte nas garrafas
39
O seu foguete deve ter ficado igual a imagem 17 ao lado:
Montagem do gatilho
1) Faça um furo em cada um dos lados do cano de 40 mm, de modo que estes estejam
nivelados à mesma altura e passando pelo centro do cano.
2) Passe o barbante de 5 m de comprimento dentro dos orifícios feito nesse cano, amarrando-
os bem.
3) Encaixe o gatilho na base de lançamentos.
Instrução pós montagem
Agora que você já possui o foguete e a base lançadora, imaginamos que você não vê a hora de
fazer o seu primeiro lançamento. Espere só mais um pouco, pois na próxima atividade
experimental te passaremos instruções sobre como esse lançamento deve feito.
Até lá guarde sua base e o foguete em segurança.
Figura 17. Construção de um foguete
40
Atividade Experimental 4 – Lançamento do Foguete
Objetivo: Lançar foguetes utilizando a base lançadora construída
Duração: 8 min.
Instruções pré-lançamento
Esta já é a nossa quarta atividade de um total de 07. Antes de realizar o lançamento, é
importante que você reveja os nossos “Protocolos de Segurança”, e que assistam a alguns dos
lançamentos feitos pela nossa equipe. Lembramos que ambos os materiais foram
disponibilizados a cada uma das equipes da sala.
Escolha com antecedência o local para testar seu foguete. Lembre-se de que o
lançamento não pode ser feito em perímetro urbano, ou em vias com grande fluxo de
automóveis, pedestres ou animais.
Prepare uma câmera ou seu celular, pois agora você fará o tão esperado lançamento.
Tire algumas fotos, pois você terá que escrever um relatório depois, e essas imagens serão
muito importantes para serem colocadas no corpo do seu trabalho.
Instruções para o lançamento
Disponha o foguete e a base de lançamentos no local dos testes.
Pegue o kit 3 de materiais para o lançamento.
Filme o lançamento.
Anote as quantidades de combustível utilizada numa tabela.
Caso prefiram informações mais detalhadas sobre como o lançamento deve ser feito,
confiram o anexo 4.
INSTRUÇÕES PARA OS LANÇAMENTOS DE FOGUETES
1) Encha o balão com ar antes de colocá-lo dentro do foguete.
Utilize um balão de numeração 7. Esse procedimento não é obrigatório, mas com certeza ira
ajudar na hora de colocar o foguete com bicarbonato de sódio e vinagre.
2) Retire a tampa e o tubo de tinta de dentro da caneta esferográfica.
Você deverá todos os acessórios, deixando apenas o corpo da caneta.
41
3) Coloque o balão e o tubo da caneta dentro do foguete, de modo que uma parte do bico e
uma parte da caneta fiquem para fora da garrafa.
4) Encha o balão com ar o máximo possível.
5) Tape a ponta do balão com o dedo.
6) Retire a tampa do frasco de vinagre, e o conecte ao balão aperte o frasco com cuidado até
que a quantidade de vinagre a ser utilizado chegue à quantidade que você deseja.
Você perceberá que o vinagre irá deslizar facilmente para dentro da garrafa pet. Caso queira
adicionar mais vinagre, encaixe outro frasco de vinagre ao balão.
IMPORTANTE!!!
Depois que o balão estiver cheio, o tubo de caneta poderá ficar preso. Caso isso ocorra,
amarre o balão, e empurre-o juntamente com o tubo de caneta para dentro do foguete.
Depois, vire o foguete com o bocal para baixo, e retire o tubo de caneta.
7) Adicione o bicarbonato de sódio dentro do foguete, você pode colocá-lo puro ou diluído
em água.
8) Encaixe o foguete na base de lançamento com muito cuidado.
9) Inicie a filmagem do lançamento.
Tome muito cuidado para que o balão não estoure antes da hora.
10) Prenda o foguete à base de lançamentos usando o gatilho.
Coloque a base no ponto em que ela ficará fixada no momento do lançamento para verificar
se os grampos foram colocados nos locais corretos.
FAÇA UM CHECKLIST!!!
Depois que o balão for estourado, haverá pouco tempo para que vocês:
Prendam o foguete a base de lançamentos,
Prendam a base no chão.
Filmem o lançamento.
Façam a contagem regressiva
Lancem o foguete.
Isso ainda pode ser agravado se o foguete perder pressão ou começar a vazar logo após ser
pressurizado. É nesse instante em que as coisas podem dar errado. om a “euforia” do
“inesperado” podemos cometer erros bobos, os quais acabam comprometendo a nossa
segurança e a das pessoas a nossa volta. Caso a falha seja irremediável, puxe a válvula de
segurança e aborte o lançamento.
DICA: Repita cada um dos passos do lançamento várias vezes antes de tentar
efetuar algum lançamento. Façam isso até que esses procedimentos se tornem uma rotina
pra você e para toda sua equipe. Caso algo dê errado no momento do lançamento, vocês já
estarão tão habituados com essa situação, que irão resolver o problema quase que de forma
automática.
42
11) Tire a base de lançamentos do chão.
12) De um solavanco (sacuda) na base de lançamentos para estourar o balão.
13) Prenda novamente a base de lançamentos no chão.
14) Alinhe o foguete na direção do lançamento.
15) Avise que vai lançar.
Você deve avisar as outras equipes que já está prestes a lançar. Você pode gritar: “Equipe
FULANO DE TAL”.
16) Faça a contagem regressiva.
Faça a contagem regressiva em voz alta, de preferência com 10 segundos. Lembre-se que as
outras pessoas por perto precisam de um tempo para poder se proteger.
A base de lançamentos deverá ficar bem fixa no chão. Caso ela fique “bamba” o seu foguete
poderá pender para o lado e atingir alguém. Tome muito cuidado com isso!
17) Grite: LANÇAAAAR. Depois puxe o gatilho.
Depois disso é só medir a distância que o seu foguete alcançou.
COMO SABER SE JÁ É A HORA DE LANÇAR?
Isso vai depender do tipo protótipo que você construiu e de quantos testes você já
realizou.
Caso seu foguete seja transparente acompanhe se a reação química ainda está
ocorrendo. Assim que a reação terminar, já é o momento de lançar.
E se o foguete não for transparente? Bom... Daí você deverá se basear nos testes que
fez, e no tempo que levava para que toda a reação química ocorresse.
E se o meu foguete estiver vazando? Bem... Se você verificou que a pressão interna do
seu foguete está diminuindo, seja por vazamento, ou simplesmente pela indicação do
manômetro, prenda rapidamente a base de lançamentos no chão, faça um checklist
rápido, avise que vai lançar e lance.
Lembre-se que você nunca pode apertar ou manusear o foguete pressurizado, nem ao menos
passar na sua frente nesse instante, pois todo projeto é passível de falhas, e você pode acabar
se machucando ou machucando outra pessoa.
18) Meça a distância alcançada utilizando uma trena.
Instruções pós-lançamento
Limpe o local onde vocês realizaram os lançamentos, pois é comum alguns estilhaços
de balão serem arremessados ao longo da raia de lançamentos.
Responda o questionário 1 utilizando os dados coletados nos lançamentos testes.
43
Atividade Experimental 5 – Corrigindo erros na Base de Lançamentos
e no Foguete
Objetivo: Corrigir os eventuais erros de construção da base lançadora e no foguete
Duração: 60 min.
Instruções pré-montagem
Esta já é a nossa quinta atividade, e você deve estar louco pra saber o que
aconteceu de errado com o projeto de vocês. É provável que tenham acontecido erros tanto na
base de lançamentos como no foguete, e por isso, disponibilizamos esta atividade. Talvez
depois de fazer alguns lançamentos, vocês tenham percebido que o seu foguete não é assim
tão preciso, e que as vezes até costuma dançar no ar, ou então que assumi direções diferentes
àquela que você havia lançado. Mesmo assim não se preocupe com essas coisas. Nós temos a
solução pra você.
A seguir te mostraremos como corrigir os erros mais comuns na base de
lançamentos e nos foguetes.
INSTRUÇÃO DE COMO CORRIGIR DEFEITOS NA BASE LANÇADORA
Instruções iniciais
- Coloque sua base lançadora sobre a bancada
- Deixe o kit 1 ao lado a disposição, para o caso de você precisar realizar algum reparo
Instruções de montagem
Inicialmente devemos saber qual foi o problema apresentado durante os lançamentos
de sua equipe. Feito isso, utilize a tabela abaixo, na qual disponibilizamos quais são os
procedimentos adequados para corrigir, ou amenizar, os principais problemas das bases
durante os lançamentos de foguete.
44
Tabela 3. Erros mais comuns apresentados por bases lançadoras e por foguetes de garrafa pet. Fonte: O autor.
Item Problema no
lançamento
Causa Correção
1 A base se moveu
do lugar
Má fixação no solo Utilize mais grampos (estacas) para prender a base ao
solo. Caso já esteja utilizando, e mesmo assim o
problema persiste, procure fixa-las mais fundo usando
um martelo ou marreta. Quanto mais grossos, e bem
fixados forem os grampos, menor é a possibilidade de
movimentação da base.
2 O foguete se
desprendeu da
base sozinho
1 – A quantidade de
presilhas plásticas é
pequena ou
2 – As presilhas utilizados
são muito pequenos em
relação ao bocal da garrafa
33 – As presilhas de metal
não foram bem fixadas
1 – Aumente o número de presilhas de plástico
2 – Utilize presilhas de plástico maiores
3 – Utilize pelo menos duas presilhas de metal bem
apertadas ao cano da base.
3 O foguete ficou
preso a base
As presilhas plásticas
travaram o foguete
Dobre as presilhas de plástico para traz. Isso fará com
que no instante em que a corda for puxada, e o tubo
plástico liberado do bocal da garrafa, o foguete saia em
alta velocidade.
4 Vazamento entre o
foguete e a base
Vedação mal feita Passe outra fita veda rosca. O ideal é que a vedação seja
refeita após cada lançamento para evitar vazamentos.
Caso o problema persista, talvez seja melhor verificar se
o anel do balão está devidamente fixado. Sugere-se
raspar o cano com a serra, de modo a produzir um
sulco. Após isso, coloque o anelzinho dentro e vede
novamente o cano.
Instrução pós montagem
Bom, agora que a base de vocês já foi corrigida, guarde sua base num local seguro, e
siga para a próxima atividade: corrigir o foguete.
INSTRUÇÃO DE COMO CORRIGIR DEFEITOS NO FOGUETE
Instruções iniciais
- Disponha o material do kit 2 e um foguete novo*, entenda sem uso, sobre a bancada.
- Deixe próximo a bancada as ferramentas e os acessórios dos outros itens (kit 2).
45
Instruções de montagem
Inicialmente devemos testar a estabilidade do foguete que você e sua equipe
construíram, para isso devemos determinar:
TESTE 1 – Centro de Massa (CM) do foguete
Para verificar o centro de massa:
4) Amarre o barbante no centro do seu foguete, de modo a
deixa-lo em equilíbrio.
Esse esquema é apenas uma aproximação para se determinar qual a
posição do CM no foguete. O correto seria determina-lo
matematicamente, porém, isso não é necessário, uma vez que a
aproximação que nós estamos propondo, garante uma boa
aproximação do ponto em que o CM está. O CM estará situado
diretamente abaixo do ponto onde se aplica a força sobre o foguete.
Teste 2 – O Centro de Pressão (CP) do foguete
5) Coloque o foguete sobre o papelão, de modo que a sobra deste seja projetada sobre o
papelão
6) Recorte a figura do foguete projetada sobre o papelão
7) Coloque o recorte de papelão apoiado sobre uma régua de modo a se determinar o seu
ponto de equilíbrio
8) Marque uma linha reta no local onde a régua equilibra a imagem projetada do foguete
sobre o papelão
O CP estará localizado bem no meio de reta indicada pela régua. Gostaríamos de dizer que
também poderíamos determinar matematicamente a posição do Centro de Pressão, porém
acreditamos que isso estaria muito acima do nível esperado para o Ensino Básico, e que o
ganho alcançado com isso seria muito pequeno, frente a todo o trabalho que vocês teriam.
Figura 19. Encontrando o centro de pressão do foguete
9) Gire o foguete em volta do seu corpo e veja quão estável é o seu foguete.
Figura 18. Encontrando o centro de massa do foguete
46
Tabela 4. Erros mais comuns nos foguetes de garrafas pet. Fonte: O autor.
Item Problema no
lançamento
Causa Correção
5 O foguete não
pega pressão
Há algum vazamento na base
lançadora, ou no foguete
Coloque um pouco de combustível de uma garrafa pet,
e encaixe na base de lançamentos. Verifique possíveis
vazamentos na base de lançamentos. Os pontos
danificados costumam minar “água”. Feito isso,
aborte 2o lançamento e despressurize a garrafa.
Depois, caso seja necessário, retire o (s) cano (s) que
apresentaram defeito, substituindo-o (s), ou passando
fita veda rosca, ou apenas aplicando cola de cano na
medida certa.
6 O foguete fica
com o bico
apontado para
baixo ou para
cima
Excesso ou falta de carga na
parte dianteira do foguete, o que
indica, respectivamente, que o
CM está muito adiantado, ou
muito atrasado ao corpo do
foguete
Desmonte a parte dianteira do foguete e reequilibre
seu peso.
7 O foguete sai
“dançando” no ar
Um foguete assumi esse
comportamento quando sua
massa é mal distribuída, ou
quando suas aletas são muito
pequenas em relação ao seu
diâmetro, de modo que seu CM
fica abaixo do CP, o que facilita o
torque
Realize os testes 1 e 2 desse manual, e localize o CM e
o CP. Durante os testes, você descobrirá qual o
problema do seu foguete. Depois disso, desmonte a
parte dianteira do foguete e reequilibre seu peso, caso
constate problema no teste 1, ou adapte o tamanho das
aletas para o tamanho do seu foguete, caso o problema
seja verificado no teste 2. Lembre-se que ao aumentar
o tamanho das aletas, você estará deslocando o CP
para a traseira do foguete, e ao diminuir o seu
tamanho, estará deslocando-o para sua parte
dianteira.
8 Mudança de
trajetória, em que
o foguete passa a
voar a favor do
vento
O CM e o CP coincidem no
mesmo ponto.
Aumente o tamanho das aletas, pois isso fará com que
o CP seja deslocado para a retaguarda do foguete, ou
então aumente o peso na parte dianteira, o que levará
o CM para a dianteira.
9 Mudança de
trajetória, em que
o foguete passa a
voar contra o
vento
A distância entre o CM e o CP é
muito grande
As aletas são muito grandes em relação ao diâmetro
do foguete, o que aumenta a força de empuxo
(arrasto), e a facilidade que o foguete tem de se
orientar em relação ao vento.
10 O foguete fica
instável no início
do lançamento,
mas depois se
estabiliza
Os primeiros instantes do
lançamento são os apresentam
maior instabilidade no voo, pois
as aletas ainda não produzem
uma estabilidade significativa, e a
força de sustentação é muito
pequena quando comparada ao
empuxo gerado pelas rajadas de
vento
Construa uma guia de lançamento para seu foguete.
Você pode fazer isso simplesmente prolongando o
comprimento do cano em que o foguete está acoplado,
ou até mesmo adaptando um duto por onde o foguete
seja obrigado seja obrigado a passar.
ESSA É A HORA DA VERDADE!!!
Depois de feitos todos esses procedimentos, você vai saber se o seu foguete tem peso e área
bem distribuídos. aso ele “voe” paralelo ao solo... Parab ns!!! Você não precisa fazer
nenhuma correção.
Mas... se algo de errado ocorreu, é um sinal que você deverá corrigi-lo...
47
QUAL A MELHOR MONTAGEM DE UM FOGUETE?
Bom, isso depende de muitos fatores, mas talvez todos eles girem em torno do CM e para
o CP do foguete. A estabilidade do foguete, ou do foguete é garantida quando o CM está
ligeiramente acima do CP, com no mínimo 1,5 cm de distância entre um e outro. Quanto
maior for essa distância, maior será a atuação das aletas. Um foguete com essas
características será capaz de corrigir sua trajetória durante o voo, de modo a garantir a
precisão e a segurança do lançamento, sem que as forças atuantes sobre ele produzam um
torque.
Outro fator que também é muito importante é escolher bem os materiais que serão
utilizados. Escolha garrafas em bom estado de conservação, sem emendas e de preferência
lisas. Procure não reutilizar peças de outros foguetes que já foram lançados, mas caso opte
por isso, veja se elas não estão danificadas.
Instrução pós-montagem
Pronto. Agora você já possui tudo que precisa pra fazer bons lançamentos com seu
foguete. Esperamos agora que seu foguete voe bem longe, e de uma forma bem eficiente.
Sabemos que você não vê a hora de testa-lo novamente, mas antes, lembre-se de todos
os protocolos de segurança que nós te ensinamos. Então, espere as condições ideais, e daí sim,
faça novos testes.
48
Atividade Experimental 6 – Realizar novos lançamentos
Objetivo: Realizar novos lançamentos, de modo que os resultados sejam melhores que os dos
lançamentos anteriores
Duração: 8 min.
Instruções pré-montagem
Nesta atividade você e sua equipe deverão efetuar um novo lançamento, assim como
fez na atividade experimental 4, porém agora com o material adaptado. Gostaríamos de te
lembrar de que, ainda que você e sua equipe já tenham feito alguns lançamentos, não quer
dizer que vocês possam fazer isso de qualquer forma. Sigam os protocolos de lançamento, e,
caso julguem necessário, assistam novamente um dos lançamentos feitos pela nossa equipe.
Lembre-se que ambos os materiais foram entregues a cada um dos grupos.
Não se esqueçam de filmar o lançamento, pois isso, além de auxilia-los a trabalharem
em equipe, também lhes possibilitará corrigir pequenos erros no futuro.
Instruções para o lançamento:
As instruções que nós daremos aqui são praticamente as mesmas feitas na Atividade
Experimental 4, sendo que no Anexo 4 vocês também têm acesso a informações mais
detalhadas de como o lançamento dever ser realizado. Com isso:
Disponha o foguete e a base de lançamentos no local dos testes.
Pegue o kit 3 de materiais para o lançamento.
Filme o lançamento.
Anote as quantidades de combustível utilizada numa tabela.
Instruções pós-lançamento:
Agora que vocês já testaram os novos modelos de foguetes, tratem de limpar
bem as raias de lançamento, pois além da higiene ser um dos pontos a ser avaliado, isto
mostra o quanto sua equipe é bem organizada.
Feitos os lançamentos, anote os resultados obtidos. Não deixe isso pra depois, pois vai
que vocês se esquecem de algo importante... Procurem também responder o questionário 2
com toda equipe reunida.
49
REFERÊNCIAS
AGÊNCIA ESPACIAL BRASILEIRA – AEB. Veículos espaciais. Programa AEB Escola.
Formação continuada de professores. Curso Astronáutica e Ciências do Espaço. Brasília DF,
2007.
DAMINELI, A.; STEINER J. O Fascínio do universo. São Paulo: Odysseus, 2010.
GUERRA, W. B. A influência dos avanços Tecnológicos no poder naval Brasileiro no
século XXI. R. Esc Guerra Naval, Rio de Janeiro, v. 21, n. 1, Jan/Jun. 2015.
MARCHIONATTI, W. China: velho e novo império. EDIPUCRS, 2012.
MATHIAS, M. S.; RIBEIRO, M. V. F.; GRECO JÚNIOR, P. C. Simulação numérica do
lançamento de um foguete para análise de estabilidade e desempenho. VII Congresso Nacional de
Engenharia Mecânica.: ABCM - Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas. São
Luís/MA, 2012.
MENEZES, R. Saiba como construir um foguete a água para praticar o espaço-modelismo. Clube
de Astronomia do Colégio Estadual do Paraná CACEP, 2014. Disponível em:
<https://www.cacep.com.br/saiba-como-construir-um-foguete-a-agua-para-praticar-o-espaco-
modelismo/>. Acesso em: Jul. 2016.
MESQUITA, A. A. D. Construa seu foguete. Foguetes de Estágios, 2014. Disponível em:
<https://sites.google.com/site/foguetesdeestagios/mac-1>. Acesso em: Abr. 2016.
NASA - National Aeronautics and Space Administration. Foguetes - Manual do Professor
com Atividades de Ciências, Matemática e Tecnologia / NASA; Traduzido pela Universidade
do Vale do Paraíba. — São José dos Campos: Univap. 2001.
NOGUEIRA, S; PESSOA FILHO, J. B; SOUZA, P. N. Astronáutica: ensino fundamental e
médio, Coleção Explorando o Ensino, v. 12, Fronteira Espacial, parte 2. Brasília: MEC-
SEB, MCT e AEB, 2009.
PODESTA , M. D. A guide to building and understanding the physics of Water Rockets. 1.02. ed.
National Physical Laboratory (NPL), 2007.
50
SOUZA, J. A. Um foguete de garrafas PET. Física na Escola, São Carlos, São Paulo, v. 8, n. 2, p. 4-
11, 2007.
VERNE, Julio. Da Terra à Lua. Tradução e adaptação de Maria Alice de A. Sampaio Doria. São
Paulo: Melhoramentos, 2005.
Viagem ao redor da Lua. São Paulo: Hemus, 2005.
51
Tabela 5. Semelhanças entre as narrativas espaciais de Júlio Verne e a realidade. Fonte: Adaptado de VERNE,
2005.
Ficção Realidade (100 anos depois)
Toda imprensa e população mundial acompanhou o
caso
Toda imprensa e população mundial acompanhou o
caso
O foguete era feito de alumínio (30 cm de
espessura)
A nave era feita de alumínio
Lançado estado da Florida EUA no mês de
dezembro
Lançado estado da Florida EUA no mês de dezembro
Havia três tripulantes Havia três tripulantes
Pelos riscos da viagem, enviaram antes um gato e
um esquilo
Os americanos enviaram macacos, sendo que um deles
morreu na reentrada
Os soviéticos enviaram uma cadela, Laika, num voo
orbital, porém ela morreu horas após o lançamento
Havia retropropulsores no foguete para diminuir a
velocidade do foguete ao chegar a Lua
Os americanos fizeram o mesmo
Ocorreu uma falha na viajem, eles não puderam
pousar na Lua, e então, usaram os retrofuetes para
dar a volta no satélite e voltar a Terra
Os americanos falharam várias vezes, sendo que o
primeiro voo que deu certo foi o da Apolo 11
Falar das missões que não deram certo
Aterrissaram no oceano Pacífico Aterrissaram no oceano Pacífico
Foram resgatados pela marinha Foram resgatados pelas forças armadas americanas
A viajem durou 242 horas A viajem durou 147 horas
Apêndice 1 – Semelhanças entre as narrativas espaciais de Júlio
Verne e a realidade
52
Tabela 6. Erros físicos nas narrativas espaciais de Júlio Verne comparadas à realidade. Fonte: Adaptado de
VERNE, 2005.
Ficção Realidade (100 anos depois)
O foguete foi lançado de um canhão O foguete levava seu próprio propelente
Todos sobreviveram ao lançamento Com essa velocidade instantânea, 11 km/s, toda a
tribulação a bordo morreria
Abriram uma escotilha “muito rápido” para
jogarem detritos para fora da espaçonave
Isso causaria a asfixia da tripulação
Usaram um termômetro para medirem a
temperatura fora do foguete
Sensação da falta de gravidade apenas no ponto
neutro entre a terra e a lua
A “falta de gravidade” seria sentida assim que se
chegasse ao espaço e o foguete deixasse de ser
acelerado
Apêndice 2 – Erros físicos nas narrativas espaciais de Júlio Verne
comparadas à realidade
130
Figura19. Diferentes Classificações Dos Foguetes. Fonte: O autor.
APÊNDICE 3 – MAPA CONCEITUAL: DIFERENTES CLASSIFICAÇÕES DOS
FOGUETES
