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!!