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ESCOLA SECUNDÁRIA JOÃO

GONÇALVES ZARCO ÁREA: Sociedade, Tecnologia e Ciência

NÚCLEO GERADOR: 1

DR 4 – Contexto Macro-Estrutural

FORMADOR(A): Cristina Soares

Realizado por:

Nuno Pinto

2010/2011

NG 1; DR 4 – Contexto Macro-Estrutural; O FOGUETÃO

Nuno Miguel Rodrigues Pinto 2

2010/2011

ÍNDICE DE IMAGENS

Ilustração I – Foguetão em lançamento ……………………………………….

Ilustração II – Sputnik ……………………………………………………………

Ilustração III – Foguetão de combustível líquido ………………………..……

Ilustração IV – Foguetão de combustível sólido ………………………………

Ilustração V – Foguetão de combustível híbrido ……………………………...

Ilustração VI – Foguetão de fusão ……………………………………………..

Ilustração VII – Foguetão de um estágio ………………………………………

Ilustração VIII – Foguetão de vários estágios …………………………………

Ilustração IX – Estrutura de foguetão ………………………………………….

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SUMÁRIO

0. INTRODUÇAO ……………………………………………………………

1. O FOGUETÃO ……………………………………………………………

1.1. Princípios Gerais …………………………………………………

1.2. História …………………………………………………………….

1.3. Tipos de foguetões ……………………………………………….

1.4. Modo de funcionamento …………………………………………

2. CONCLUSÃO ……………………………………………………………..

BIBLIOGRAFIA

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0. INTRODUÇÃO

A realização deste trabalho surge no âmbito do DR 4 – Contexto Macro-

Estrutural, da área de Sociedade, Tecnologia e Ciência, da Escola Secundaria

João Gonçalves Zarco, tendo sido proposta a elaboração de um trabalho, com

temática opcional, optei pelo tema O Foguetão.

Os objectivos que pretendo alcançar com a realização deste trabalho são:

Aprofundar conhecimentos relativos ao foguetão;

Realizar um breve enquadramento histórico da temática;

Distinguir os diversos tipo de foguetões;

Compreender os princípios gerais de funcionamento.

Este trabalho encontra-se estruturado em três partes (introdução,

desenvolvimento e conclusão) sendo que no desenvolvimento serão abordados

os conteúdos relativos à temática. A recolha de informação realizou-se através

da internet.

O foguetão é um veículo espacial que, das primeiras experiências de

lançamento à construção do vaivém, teve um papel primordial nas viagens ao

espaço. Alguns dos momentos mais importantes destas viagens foram o

lançamento do primeiro satélite - o Sputnik - pelos soviéticos, o lançamento do

foguetão Saturno V pelos americanos e a primeira viagem à Lua realizada pelo

Apollo XI.

O foguetão é um veículo que se movimenta no vácuo do espaço, necessitando

transportar oxigénio (para além do combustível), caso contrário a combustão

não se realiza É muito potente, uma vez que precisa de alcançar grande

velocidade para ultrapassar o campo de gravidade da Terra.



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1. O FOGUETÃO

Um foguetão é uma máquina que se desloca expelindo atrás de si

um fluxo de gás a alta velocidade. Por conservação da quantidade de

movimento (massa multiplicada por velocidade), o foguetão desloca-se no

sentido contrário com velocidade tal que, multiplicada pela massa do foguetão,

o valor da quantidade de movimento é igual ao dos gases expelidos.

Por extensão, o veículo, geralmente espacial, que possui motor(es) de

propulsão deste tipo é denominado foguete, foguetão ou míssil. Normalmente,

o seu objectivo é enviar objectos (especialmente satélites artificiais e sondas

espaciais) e/ou naves espaciais e homens ao espaço.

1.1. Princípios Gerais

Um foguetão é constituído por uma estrutura, um motor de propulsão por

reacção e uma carga útil. A estrutura serve para conter os tanques de

combustível e oxidante (comburente) e a carga útil. Chama-se também

foguetão ao motor de propulsão.

Existem várias formas de forçar os gases de escape para fora do foguetão com

energia suficiente para conseguir propulsionar o foguetão para a frente. O tipo

mais comum, que inclui todos os foguetões espaciais que existem actualmente

e que voaram até hoje, é o chamado foguetão químico, que funciona libertando

a energia química contida no seu combustível através de processo

de combustão. Estes foguetões necessitam de transportar também um

comburente para fazer reagir com o combustível. Esta mistura de gases

sobreaquecidos é depois expandida numa tubagem divergente, a tubagem de

Laval também conhecida como tubo de Bell, de forma a direccionar o gás em

expansão para trás, e assim conseguir propulsionar o foguetão para a frente.



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Ilustração 1 – Foguetão em lançamento

Existem no entanto outros tipos de motor, por exemplo

os motores nucleares térmicos, que sobreaquecem um gás até altas

temperaturas, bombardeando-o com neutrões provenientes do decréscimo

do combustível. Esse gás é depois expandido na tubagem tal como nos

foguetões químicos. Este tipo de foguetão foi desenvolvido e testado nos

Estados Unidos durante a década de 60, mas nunca chegou a ser utilizado. Os

gases expelidos por este tipo de foguetão são radioactivos, sendo, por isso,

desaconselhado o seu uso dentro da atmosfera terrestre, podendo ser

utilizados fora desta. Este tipo de foguetão tem a vantagem de permitir

melhores resultados comparativamente com os foguetões químicos

convencionais, uma vez que permitem acelerar os gases de escape a

velocidades muito superiores.



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1.2. História

A origem do foguetão é provavelmente oriental. A primeira notícia que se tem

do seu uso é do ano 1232, na China, onde foi inventada a pólvora.

Existem relatos do uso de foguetões chamados flechas de fogo

voadoras no século XIII, na defesa da capital da província chinesa de Henan.

Os foguetões foram introduzidos na Europa pelos árabes.

Durante os séculos XV e XVI foram utilizados como arma incendiária.

Posteriormente, com o aprimoramento da artilharia, o foguetão bélico

desapareceu até ao século XIX, e foi utilizado novamente durante as Guerras

Napoleónicas.

Os foguetões do coronel inglês William Congreve foram usados

na Espanha em Cádiz (1810), na primeira guerra Carlista (1833 - 1840) e

durante a Guerra de Marrocos (1860).

Nos finais do século XIX e princípios do século XX, apareceram os primeiros

cientistas que viram o foguetão como um sistema para propulsionar veículos

aeroespaciais tripulados. Entre eles destacam-se o russo Konstantin

Tsiolkovsky, os alemães Hermann Oberth e Wernher von Braun, o

estadunidense Robert Hutchings Goddard, e, mais tarde os russos Sergei

Korolev e Valentin Gruchensko

Os foguetões construídos por Goddard, embora pequenos, já tinham todos os

princípios dos modernos.

Os alemães, liderados por Wernher von Braun, desenvolveram durante

a Segunda Guerra Mundial os foguetões V-1 e V-2 , que foram a base para as

pesquisas realizadas nos EUA e na URSS no pós-guerra. Ambas as bombas

nazis, usadas para bombardear Paris e Londres no final da guerra, podem ser

mais bem definidas como míssil. A rigor, o V-1 não chega a ser um foguetão,

mas um míssil que voa como um avião a jato.



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Inicialmente foram desenvolvidos foguetões especificamente destinados ao uso

militar, normalmente conhecidos como mísseis balísticos intercontinentais. Os

programas espaciais que os estadunidenses e os russos colocaram em marcha

basearam-se em foguetões projetados com finalidades próprias para a

astronáutica, derivados dos de uso militar. Particularmente os usados

no programa espacial soviético eram derivados do R.7, míssil balístico, que

acabou por ser usado para lançar as missões Sputnik.

Ilustração 2 – Sputnik



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1.3. Tipos de Foguetões

Quanto ao tipo de combustível usado, existem três tipos de foguetões:

1. Foguetão de combustível líquido - o propulsante e o oxidante estão

armazenados em tanques fora da câmara de combustão e são

bombeados e misturados na câmara onde entram em combustão;

Ilustração 3 – Foguetão de combustível liquido

2. Foguetão de combustível sólido - o propulsante e oxidante, estão já

misturados na câmara de combustão em estado sólido.

Ilustração 4 - Foguetão de combustível sólido



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3. Foguetão de combustível híbrido – o propulsante e oxidante estão em

câmaras separadas e em estados diferentes: líquido/sólido

ou gasoso/sólido. Atualmente encontra-se em estado de testes em países

como EUA e Brasil.

Ilustração 5 - Foguetão de combustível híbrido

Os foguetões protelados por fontes de energia ainda não dominadas e,

portanto, ainda impraticáveis dado o estágio da tecnologia atual são:

Foguetão de antimatéria e Foguetão de fusão

Ilustração 6 - Foguetão de fusão



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Quanto ao número de estágios, um foguetão pode ser:

1. Foguetão de um estágio - neste caso o foguetão é "monolítico";

Ilustração 7 – Foguetão de um estágio

2. Foguetão de múltiplos estágios - possui múltiplos estágios que vão

queimando em sequência, sendo descartados quando o combustível

acaba permitindo aumentar a capacidade de carga do foguetão.

Ilustração 8 - Foguetão de vários estágios



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1.4. Modo de Funcionamento

O princípio de funcionamento do motor do foguetão baseia-se na terceira

lei de Newton, a lei da ação e reação, que diz que "a toda ação corresponde

uma reação, com a mesma intensidade, a mesma direção e sentido contrário".

Imaginemos uma câmara fechada onde exista um gás em combustão. O

queimar do gás irá produzir pressão em todas as direções. A câmara não se

moverá em nenhuma direção pois as forças nas paredes opostas da câmara

irão anular-se.

Ilustração 9 - Estrutura de foguetão

Se introduzirmos um bocal na câmara, onde os gases possam escapar, haverá

um desequilíbrio. A pressão exercida nas paredes laterais opostas continuará

não produzindo força, pois a pressão de um lado anulará a do outro. Já a

pressão exercida na parte superior da câmara produzirá um impluso, pois não

há pressão no lado de baixo (onde está o bocal).

Assim, o foguetão irá deslocar-se para cima por reação à pressão exercida

pelos gases em combustão na câmara de combustão do motor. Daí este tipo

de motor ser chamado de propulsão por reação.

Como no espaço exterior não há oxigénio para queimar com o combustível, o

foguetão deve levar armazenado em tanques não só

o propulsante (combustível), mas também o oxidante(comburente).

A magnitude do impluso produzido (expressão que designa a força produzida

pelo motor de foguetão) depende da massa e da velocidade dos gases



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expelidos pelo bocal. Logo, quanto maior a temperatura dos gases expelidos,

maior o impulso. Assim, surge o problema de proteger a câmara de combustão

e o bocal das altas temperaturas produzidas pela combustão. Uma maneira

engenhosa de fazer isto é, usar um fino jato do próprio propulsante usado pelo

foguetão nas paredes do motor, para formar um isolante térmico e refrigerar o

motor.



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2. CONCLUSÃO

Ao mencionar o termo foguetão referirmo-nos a um motor que impulsiona um

veículo expelindo gases de combustão por queimadores situados na sua parte

traseira. Difere de um motor a jato por transportar o seu próprio oxidante, o que

lhe permite operar na ausência de um suprimento de ar. Os motores dos

foguetões têm sido utilizados amplamente em vôos espaciais, nos quais a sua

grande potência e capacidade de operar no vácuo são essenciais, mas

também podem ser empregados para movimentar mísseis, aeroplanos e

automóveis.

Considero que com a realização deste trabalho consegui cumprir os objectivos

inicialmente previstos, apesar das dificuldades sentidas na pesquisa de

informação sobre a temática, assim como o tempo disponível para a

concretização do trabalho. No entanto o balanço feito é positivo.



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BIBLIOGRAFIA

http://8d-cve.blogspot.com/2008/11/fogetes.html; consultado a 11-04-2011 http://astronomia.cvg.com.pt/explormenu.html; consultado a 11-04-2011 http://brasilnicolaci.blogspot.com/2011_01_30_archive.html; consultado a 11-04-2011 http://pt.wikipedia.org/wiki/Foguete_de_combust%C3%ADvel_h%C3%ADbrido; consultado a 11-04-2011 http://tecnologiasemalta.blogspot.com/; consultado a 11-04-2011 http://pbrasil.wordpress.com/2010/08/18/sobre-o-vsb/; consultado a 11-04-2011 http://imagohistoria.blogspot.com/2011_03_01_archive.html; consultado a 11-04-2011 http://pt.wikipedia.org/wiki/Foguete_espacial; consultado a 11-04-2011 http://www.infopedia.pt/$foguetao; consultado a 11-04-2011

Education

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