quinta-feira, 25 de agosto de 2011

Lançamento de Foguete – Lançamento vertical e oblíquo, forças e movimento.

Este post contém uma atividade experimental de construção de um foguete, cujo sistema de propulsão foi a reação entre comprimidos efervescentes e água. O objetivo desta atividade é discutir o lançamento vertical e oblíquo, forças e movimento.

Lançamento de Foguete I – Lançamento Vertical

Material:
·         1 pedaço de papelão grosso do tamanho de uma folha A4
·         1 rolha de borracha
·         1 canudo
·         40cm de arame
·         1 garrafa PET de 600ml
·         Alicate
·         Fita adesiva
·         1 carretel de linha de costura
·         4 comprimidos efervescentes 300ml de água
·         Trena ou fita métrica
·         2 cronômetros

Roteiro e Questões

Como modelar o movimento de um foguete?
Nesta atividade vamos montar um foguete movido por uma reação química entre a água e o bicarbonato de sódio. Depois de lançá-lo, analisaremos seu movimento. O material utilizado nesse experimento será usado posteriormente; por isso guarde com cuidado este foguete.



Foguete
A posição do foguete será invertida em relação à posição tradicional da garrafa PET. A parte inferior do frasco será a parte superior de nosso foguete, e a parte superior do frasco (boca), a parte inferior de nosso foguete, por onde saíra a água e os gases da reação.

Base de Lançamento
Você pode adaptar uma base de lançamento de diversas maneiras. Seja criativo e utilize os materiais que estejam à mão. Uma sugestão é cortar um canudo plástico ao meio e fixar cada parte com fita adesiva em cada lado da garrafa.
Com o alicate, corte o arame ao meio e dobre cada pedaço, formando um ângulo reto, de modo que fique 5cm  de um lado e 15cm do outro. Os arames são os suportes que sustentarão o foguete, por isso fixe-os na placa de papelão de modo que a distância entre eles seja suficiente para encaixar os canudos presos a garrafa/foguete. Você pode furar o papelão, passar o arame por ele e fixar o lado menor do arame de modo que fique embaixo da plataforma.
Para aprimorar seu foguete, fixe um cone na parte superior dele com fita adesiva, para que fique mais estável durante o voo.
Além disso, você pode construir quatro aletas com placas de isopor (bandejas para alimentos) ou papelão. Recorte as placas de isopor ou o papelão em forma de trapézio, para encaixar na parte inferior do foguete. Fixe as aletas com fita adesiva cuidando para que fiquem bem alinhadas.
Escolha um local adequado para o lançamento. Ele deve ser amplo, aberto e de limpeza fácil, pois durante o lançamento vamos molhar e sujar o local.

Propulsão
Amarre a ponta da linha de costura (ainda no carretel) na boca da garrafa.
Abra o foguete e acrescente 300ml de água e os quatro comprimidos efervescentes.
Tampe rapidamente a garrafa com a rolha de borracha e coloque o foguete na plataforma, deixando o carretel de modo que a linha possa se desenrolar facilmente. Saia de perto para que não se molhar.

Fique atento ao lançamento, pois vocês deverão fazer medidas sobre o voo do foguete. Meçam principalmente o tempo de subida e o de descida do foguete (um separado do outro), bem como o comprimento da linha de costura “puxada” pelo foguete.

Com esses dados, responda às seguintes perguntas em seu caderno:
1.       Como avaliar a altura que o foguete atingirá?
2.       Descreva e execute um procedimento para obter, de forma mais precisa, o tempo de subida e de descida do foguete. Você acha que com esse procedimento obterá medidas precisas?
3.       Que fatores influenciaram no movimento do foguete?
É possível modelar esse movimento com as equações do lançamento vertical? Como? Elas são válidas, isto é, descrevem bem o lançamento do foguete?


Lançamento de Foguete II – Lançamento Oblíquo

Material complementar
·         Transferidor



Roteiro e Questões
Como avaliar a distância que o foguete atinge num lançamento oblíquo?

Utilizando a mesma plataforma de lançamento proposta na atividade anterior ou construindo outra, você deve ser capaz de posicionar o foguete em ângulos diferentes (em relação ao solo).

Escolha um local amplo e adequado e fixe a plataforma.
Você deverá fazer três lançamentos do foguete, com ângulo em relação ao solo de 30°, 45° e 60°. Se utilizar a plataforma construída anteriormente, você poderá entornar os arames para obter a inclinação desejada.
Como vamos comparar os lançamentos, tente apertar a rolha com a mesma pressão nos três casos.
Antes de fazer o lançamento, tente prever qual dos lançamentos chegará mais longe. Faça a sua aposta!
Para cada lançamento, fique atento, com o cronômetro à mão, para medir o tempo gasto pelo foguete até a queda no solo. Com trena ou fita métrica, meça o alcance.

No seu caderno, determine:
1.       Qual o ângulo produziu o lançamento com maior alcance?
2.       A partir do tempo de voo de cada um dos foguetes e admitindo a aceleração da gravidade de 9,8m/s², determine o alcance máximo para os três lançamentos. Esse valor confere com o valor medido? Por quê?



Lançamento de Foguete III – Forças e Movimento

Agora, com o mesmo foguete, vamos trabalhar com forças e movimento




Roteiro e Questões

Que forças atuam no foguete que o fazem voar?
Para você que já é especialista em foguetes, e já realizou as duas experiências anteriores, temos algumas questões com o objetivo de aprofundar o estudo da física envolvida nos lançamentos. Com seus colegas de classe e o professor, responda:
1.       Faça o diagrama das forças que agem no foguete instantes depois do lançamento, no ponto mais alto da trajetória e logo no início da queda.
2.       Com base em sua resposta anterior, estime o valor aproximado da força a ser superada pelo sistema de propulsão.
3.       Que princípio da mecânica newtoniana você utilizaria para explicar o lançamento observado? Justifique a resposta.
4.       Levante hipóteses sobre o melhor tipo de combustível, sua quantidade e a importância da aerodinâmica do foguete. Para testar suas idéias, realize novos lançamentos modificando as variáveis. Você pode utilizar água, vinagre, suco de limão ou refrigerante de cola com fermento em pó químico, bicarbonato de sódio (nesses dois casos, sugerimos que você faça uma “trouxinha” para o material usando lenço ou guardanapo de papel). Verifique também como será o lançamento retirando o bico e as aletas.


Atividade Experimental disponível na seção "Experimento: Investigue você mesmo" do livro:
Física em contextos: pessoal, social e histórico: movimento, força e astronomia./ Maurício Pietrocola Pinto de Oliveira - 1ªedição - São Paulo: FTD, 2010 - (Coleção de Física em contextos Vol. 1)

Um comentário:

  1. cara show, mas como faço para medir o lançamento?
    Isaac 8ºC

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