Foguete a Água

Olá, dessa vez falaremos sobre Foguete a Água, de como projetamos e construímos, de seus problemas e as soluções para estes problemas.

1) Introdução

Alguns dos conceitos físicos existentes no foguete são:

Inércia 

A Lei da Inércia diz que "Qualquer corpo em movimento continuará se movendo e qualquer corpo parado permanecerá parado até que alguma força externa aja sobre ele".

Em outras palavras, inércia é a tendência que os objetos têm de resistir a mudanças no movimento. Ela tem a ver com a massa do objeto.

Uma garrafa mais cheia tem mais inércia, pois possui mais massa. Mais inércia quer dizer mais resistência a mudanças de direção. O vento precisa trabalhar mais para alterar o curso da garrafa.

Uma garrafa menos cheia tem menos inércia, pois possui menos massa. Menos inércia quer dizer menos resistência a mudanças de direção. Com pouca força o vento empurra a garrafa para outro curso.

Segunda Lei de Newton 

A Segunda Lei de Newton diz que a Força aplicada é igual à massa vezes a aceleração, ou: F=m·a. Se dois foguetes aplicam forças iguais.

Terceira Lei de Newton 

A Terceira Lei de Newton diz que "para cada ação, há uma reação de igual intensidade e de sentido oposto". Isso quer dizer que quanto mais água for expelida e quanto mais depressa isso acontecer, maior será a reação da garrafa. 

Massa da garrafa e da água x Velocidade da garrafa

É IGUAL A

Massa da água expelida x Velocidade da água expelida

Empuxo 

O empuxo é como chamamos a força que faz subir o foguete. Nos foguetes a água, o ar pressurizado empurra a água para fora, causando uma reação da garrafa em sentido oposto. Portanto o empuxo depende tanto da velocidade com que a água é expelida quanto do "tamanho" do bocal de saída.

2) Procedimento de construção

Base de lançamento para foguete

Materiais:

·         Prancha 30x25

·         Tubo de ¾’ – (40cm)

·         Tee ¾’ (1 unidade)

·         Tubo de 40 mm diâmetro (40mm)

·         Gancho de varal (2 unidades)

·         Parafuso rosca soberba (2 unidades)

·         4 metros de mangueira pneumática de 8

·         Bico de câmara de pneu de bicicleta

·         Abraçadeira de metal (1 unidade)

·         Cinta hellermann média (6 unidades)

·         Bomba de encher pneu de bicicleta

·         Gancho tipo U (2 unidades)

·         Rolha de garrafa

·         Tubo de antena

·         Fio de nylon (7m)

Como fazer:

1º Passo

 - Coloque o bico da camara de ar em uma das extremidades da mangueira pneumática, pois este servirá para conectar a bomba e também funcionará como dispositivo de segurança, conforme figura:

2º Passo

- Fixar o T no centro da prancha, utilizando o gancho tipo “U”.  Utilizar os parafusos de rosca soberba, e os ganchos de varal, conforme figura:

3º Passo

- Fixar as cintas hellerman em uma das extremidades do tubo de ¾, ao qual servirá de trava para o bico da garrafa, conforme figura:

4º Passo

 - Encaixar o tubo de ¾’ no T, e passar a mangueira pneumática pelo seu interior, conforme figura:

5º Passo

- Furar o cano de 40mm, pois passará pelo seu interior a corda responsável pela liberação do foguete, visualizar figura abaixo.

6º Passo

-Furar a rolha e passar o tubo de antena, e na extremidade do tubo prender na mangueira, conforme a figura:

7º Passo

- Montar o conjunto conforme ilustrado na figura:

Pronto a base de lançamento está pronta para ser utilizada (com segurança).

Foguete com dispositivo de liberação do paraquedas

Materiais:

·         2 garrafas PET de 2 litros

·         Fita adesiva

·         Papelão

·         Clips grande (1 unidade)

·         Cola (superbonder)

·         Garrote (elástico)

·         Cinta hellermann (2 unidades)

Como fazer:

1º Passo

Corte o papelão para fazer as aletas (fig.1) e encape com a fita adesiva para ficar mais reforçada e mais fácil de prender no foguete (fig.2).

 

Fig.1 

                                                          

 

Fig.2

2º Passo

Use a fita adesiva para prender as aletas ao foguete (fig.3)

Fig.3

3º Passo

-Recorte a segunda garrafa ao meio e retire uma tira, ao qual será colada ao redor da garrafa (foguete);

-Recorte outro pedaço da garrafa (quadrado) e com um clips crie um gancho, conforme a figura;

                                                  

  

-Cole este suporte sobre a emenda da tira colada anteriormente no foguete;

4º Passo

-Recorte o bico da garrafa, conforme figura;

-Fure a tampa da garrafa conforme as figuras;

-recorte uma tira da garrafa, dobre a mesma por três vezes, cole e faça um furo em uma de suas extremidades, conforme figura;

5º Passo

 Faça a amarração conforme ilustrado abaixo, utilizando o garrote e as cintas hellermann;

Pronto o foguete está pronto só faltando o paraquedas.

OBS: Faça testes para verificar se o dispositivo está soltando da garrafa:

Paraquedas

Materiais:

·         Linha

·         Saco de lixo ou qualquer peça plástica com mais de 1 metro de comprimento

·         Fita adesiva

Como fazer:

1º Passo

Corte o saco plástico na forma de um quadrado (fig.4).

Fig.4

2º Passo

Dobre o quadrado no meio formando um retângulo, dobre-o de novo para formar um quadrado, dobre novamente para formar um triangulo(fig.5).

Fig.5

3º Passo

Corte como na figura abaixo(fig.6).

          

Fig.6

4º Passo

Depois do corte não desdobre o paraquedas, faça um furo no meio (fig.7), depois abra e notara que os furos ficaram distribuídos uniformemente(fig.8).

  

            

        

  

Fig.7  

  

Fig.8

5º Passo

Corte algumas linhas longas e amarre nos furos (fig.9), não aperte, com um pedaço de fita adesiva prenda por cima da linha e do furo, coloque dos dois lados (fig.10).

  

   

Fig.9  

 

Fig.10

Seu paraquedas está pronto!!!

3)Problemas no foguete

Abaixo segue os problemas encontrados e algumas soluções :

- Definir o modelo de foguete a ser construído;

Solução: Olhamos vários modelos e optamos pelo mais simples.

-Encontrar o material adequado para a construção do paraquedas;

Solução: Fizemos com dois tipos de materiais(saco plastico e pano de guarda –chuva) e depois testamos para ver qual abria melhor e segurava mais a queda da garrafa.

-Fazer com que o paraquedas abra após o lançamento, principalmente fazer abrir somente quando o foguete estiver em sua altura máxima atingida.

Solução: Fizemos um dispositivo que libera o paraquedas apenas quando começa a cair (ver procedimentos de construção).

- Encontrar o melhor ponto de pressão para liberar a trava;

Solução: Fizemos alguns testes.

-Encontrar a quantidade certa de água para que o foguete obtenha seu melhor desempenho.

Solução: Fizemos alguns testes nos baseando na segunda lei de Newton(ver introdução).

4)Conclusão

 

Conseguimos concluir o projeto do foguete a água e ficou muito bom.

Fizemos alguns testes no qual 2 dos 3 lançamentos o dispositivo de liberação do paraquedas funcionou, e no terceiro conseguimos fazer o foguete ir mais alto, mesmo com o dispositivo tendo falhado.

Agora só nos resta aguardar a competição de foguetes e esperar que tenhamos um excelente resultado.

PS.: Em breve postarei vídeos e fotos da competição de foguete!!

Carrinho com Bexiga

Olá neste primeiro post iremos falar do carrinho com bexiga, de como projetamos e construímos, de seus problemas e as soluções para estes problemas.

1) Introdução

Alguns dos conceitos físicos existentes no carrinho são:

Lei da inércia

Em princípio se pensava que para que um corpo se mantivesse em movimento com velocidade constante era necessário que ele fosse impulsionado, caso contrário ele pararia “naturalmente”. Isso pode ser observado quando se faz um objeto deslizar sobre uma superfície qualquer ele irá parar. Para fazer com que ele se mova sobre a superfície com uma velocidade constante poderíamos amarrar um cordão nele e puxar. Porém, se colocássemos este objeto em superfícies diferentes, como por exemplo, uma superfície de gelo de um rinque de patinação e um chão de concreto, notaríamos que o objeto iria percorrer distâncias diferentes. A distância percorrida na superfície de gelo é muito maior do que a distancia percorrida no chão de concreto. Isto acontece porque a superfície de gelo é mais lisa (atrito menor) do que o chão de concreto (atrito maior). Isto nos leva a pensar que quanto mais lisa for a superfície, ou quanto menor for o atrito, maior será a distancia percorrida. Se imaginarmos uma superfície muito lisa, de modo que o atrito seja quase nulo, a velocidade do objeto não diminuiria.
Com isso, acabamos concluindo que não precisamos de força para manter um corpo em movimento com velocidade constante, e que, ao contrário do que se pensava inicialmente, não é da natureza de um corpo parar quando posto em movimento, mas resistir à desaceleração e à aceleração.
Isto nos leva a Primeira Lei de Newton que diz o seguinte: Todo corpo persiste em seu estado de repouso, ou de movimento retilíneo uniforme, a menos que seja compelido a modificar esse estado pela ação de forças impressas sobre ele.

Ação e Reação

O Princípio da ação e reação afirma que se um determinado ponto material “A” exerce uma força sobre um outro ponto material “B”, então “B” exercerá sobre “A” uma força de mesma intensidade, mesma direção e sentido contrário, ou seja, a toda ação tem uma reação. O par ação e reação sempre é composto por forças de mesma natureza (ambas de contato, ou elétricas etc.) e que agem em corpos distintos, portanto não tem sentido físico dizer que ação e reação se neutralizam. A este Princípio chamamos de Terceira Lei de Newton (Conhecida também como Lei da Ação e Reação)

Força

Força é aquilo que pode alterar (num mesmo referencial assumido inercial) o estado de repouso ou de movimento de um corpo, ou de deformá-lo. Esta definição não pode ser desvinculada da Terceira Lei de Newton (que "afirma" que a força é a expressão física para a interação entre dois entes físicos [ou entre duas partes de um mesmo ente], definindo então a direção, o sentido e a igualdade dos módulos das forças de um par ação-reação), e da Segunda Lei de Newton (que define o módulo da força baseando-se na definição de aceleração e do quilograma-padrão [massa]). Pode-se definir força, sucintamente, como a causa de qualquer modificação no estado de um corpo, podendo causar sua deformação ou alteração do estado de movimento, tirando o corpo do repouso ou do movimento retilíneo uniforme. A força também pode causar deformação e movimento de uma só vez.

Atrito

Atrito é a fricção entre duas superfícies, isso ocasiona certa resistência ao movimento. De uma forma mais completa, o atrito é um estado de aspereza ou rugosidade entre dois sólidos em contato, que permite a troca de forças em uma direção tangencial à região de contato entre os sólidos.
Se não fosse o atrito um carro não sairia do lugar porque os pneumáticos deslizariam sobre a superfície. Em uma superfície lamacenta é preciso que haja correntes no pneu do carro para que o carro saia do lugar, são as correntes que fazem com que o atrito aumente.
O atrito é prejudicial no momento em que ele desgasta as superfícies que rolam uma sobre a outra, aumenta a força necessária para mover um corpo e produz calor.
Para diminuir os danos causados pelo atrito, cria-se superfícies planas e lisas, usa-se metais resistentes, o uso de lubrificantes entre as superfícies para que não haja tanto atrito e fiquem mais escorregadias e para que também não haja tanto desgaste das superfícies.

2) Procedimento de construção

1ºPasso: Confeccionar o eixo do carrinho

Furar duas tampas de refrigerante no centro, cortar quatro pedaços de arame iguais e ligar uma tampa na outra depois prender com fita. (fazer isso duas vezes)
















2ºPasso: Rodas

Cortar arame em tamanho suficiente para ultrapassar as tampas e enrolar as rodas a fim de formar uma espiral.























3ºPasso: Chassi

Dobrar o arame em formato retangular e em uma das extremidades dobrar o arame em formato quadrado de modo que se consiga prender o tubo da bexiga.

4ºPasso: Montagem

Prender com fitas os dois eixos nas extremidades do chassi, tomando cuidado para ficarem bem alinhados para que o carrinho ande em linha reta.

5ºPasso: Tubo da Bexiga

Conectar a bexiga a um tubo e prender no quadrado do chassi com fita

6ºPasso: Diversão

Encher a bexiga e curtir a brincadeira

3) Resultados Obtidos

	Trecho 1	Trecho 2	Trecho 3	Percurso Completo
Distancia	1m	1m	1m	3m
Tempo	0.62s	0.58s	0.78s	1.98s
Velocidade Média	1,61m/s	1,72m/s	1,28m/s	1.51m/s

4) Problemas no Carrinho

O maior problema do carrinho foi ter feito a roda de arame em espiral, pensando em oferecer menor resistência ao ar, pois o material se deformou devido ao manuseio por ser muito flexível, diminuindo a estabilidade do carrinho.

A solução seria trocar as rodas de arame em espiral por rodas de disco maciço.

Outro problema foi desenvolver o sistema de eixo. Foi preciso passar o arame por duas tampinhas e amarrá-las ao chassi do carrinho

5) Conclusão Final

Apesar de o carrinho conseguir um bom tempo de classificação (1,74s, 4º melhor tempo), não passou da primeira disputa, pois devido à utilização de um material muito flexível para a confecção do carrinho, ele acabou entortando um pouco e fez com que o carrinho saísse da pista, mas ele conseguiu chegar até o fim da pista pelo menos uma vez.