Projeto Foguete: Competição

Hoje, pela manhã aconteceu a competição do Foguete de Água na antiga chácara do Idesa, esse ambiente foi muito agradável para realizarmos os lançamentos. Por volta das 7;30 h eu (Luís Felipe), o Caio e o Pedro já tínhamos chego no local e então começamos a preparar a base, o foguete e o paraquedas para lançarmos quando o Professor Maurício Ruv Lemes nos autorizasse. Nosso primeiro foguete lançado ficou apenas 2,69 segundos no ar, pois o paraquedas não abriu, porém conseguimos perceber o motivo dele não ter aberto e solucionamos esse problema, e o resultado veio, no segundo lançamento 7.6 segundos foi o tempo que o foguete ficou no ar. Ficamos felizes com esse último resultado, pois era esse que esperávamos depois de muito trabalho nesse Projeto, gostaríamos ainda agradecer ao professor por nos proporcionar mais um momento de diversão aplicando conhecimentos aprendidos em sala de aula. 

Base

Se preparando para lançar

Vídeo referente ao primeiro lançamento

1° Teste Oficial do Foguete

Hoje, dia 09/06/2015, nosso grupo realizou o primeiro teste oficial do nosso foguete de água. Por quê teste oficial? Chamamos de teste oficial, pois ocorreu na escola e foi marcado e teve a presença do Professor Maurício Ruv Lemes. 

No teste, nossa base não aparentou problemas, pelo ao contrário, apresentou bons resultados, portanto o foguete foi lançado do jeito que esperávamos. Entretanto, fizemos o teste sem usar o paraquedas, pois ainda estamos com grandes dificuldades em dobrá-lo, E o último problema que tivemos no teste de hoje foi com a nossa bomba, tal problema ocorreu quando estávamos colocando pressão no foguete e a mangueira da bomba se soltou da mangueira que leva a pressão até dentro do foguete. Pelas nossas primeiras avaliações, esse problema foi causado devido a bomba, acreditamos que por termos usado muito ela, ela está apresentando problemas no "travamento" dela, e por isso iremos providenciar uma segunda bomba. Mas em um segundo momento, lembramos que colocamos muita água no foguete, tal quantidade de água cobriu a mangueira, ou seja, a mangueira ficou debaixo d'água, e isso fez com que a água entrasse na mangueira e fizesse pressão na "trava" da bomba, ocasionando então o problema mencionado. 


Projeto do Foguete: Nova Base

Neste último final de semana, nosso grupo finalizou o projeto da construção da segunda base. O motivo da construção desse segundo equipamento foi que o primeiro apresentou grandes problemas no travamento do foguete, e parecia não possível estar arrumando essa base, por isso optamos pela construção da segunda.

Seguimos o mesmo projeto de construção para fazermos ela, apenas mudamos o estilo e o tamanho da madeira, mas o mais importante é que construímos a segunda base com mais atenção e cuidado e deu certo. Até o momento esse novo equipamento está apresentando bons resultados. Porém mesmo com o sistema de travamento funcionando, nosso grupo, especialmente a equipe de construção da base pretende realizar pesquisas e desenvolver uma "trava" que melhor nos satisfaça.




Correção do Relatório: Conta para descobrir a força existente no foguete no lançamento




Perímetro: 23 cm
Raio: 3,66 cm
Diâmetro: 7,32 cm
Área: 0,004 m

Cálculos que comprovam essas informações:

P = 2\pi R
23 = 2 . 3,14 . R
23 = 6,28 . R
23/6.28 = R
R = 3,66 cm

D = 2 R
D = 2 . 3,66
D = 7,32 cm

A = \pi R2
A = 3,14 . 3,66 . 3,66
A = 3,14 . 0,0013
A = 0,004 m

Usando a fórmula de calcular pressão:

P = F/A
F = A . P
F = 0,004 . 689474,48
F = 2757,8 N



Portanto, a força existente no foguete no momento do lançamento é de aproximadamente 2757,8 N




Dois cientistas importantes para a criação dos foguetes


Wernher von Braun
 


Wernher von Braun foi um dos mais importantes especialistas em armas alemã a trabalhar em foguetes e propulsão a jato nos EUA após a Segunda Guerra Mundial. Ele desaprovou o uso militar do foguete e se entregou voluntariamente às tropas americanas em 1945, onde se tornou diretor da “Army Ballistic Missile Agency” (ABMA) no Alabama.
Engenheiro e especialista em foguetes Wernher von Braun nasceu em Wirsitz, Alemanha (atual Wyrzysk, Polônia) em 23 de março de 1912, em uma família rica. Von Braun foi matriculado no Instituto de Tecnologia de Berlim no final de 1920, e se formou com um diploma de bacharel em engenharia mecânica em 1932. Em seguida, ele se matriculou na Universidade de Berlim para estudar física. Enquanto completava seus estudos de pós-graduação, von Braun realizou uma pesquisa em profundidade sobre foguetes, pela recebeu uma bolsa do Departamento de Material Bélico da Alemanha. A bolsa financiava a investigação de von Braun em uma estação de pesquisa não muito longe de Berlim. Em 1934, ele obteve um doutorado em física pela Universidade de Berlim. Nesse mesmo ano, von Braun liderou um grupo que lançou com sucesso dois foguetes de combustível líquido a mais de 1,5 milhas (aproximadamente 2,5 km).
No início dos anos 1940 de moveu para uma nova instalação em Peenemüde, nordeste da Alemanha, conseguiu novamente lançar foguetes com sucesso e criou o míssil supersônico anti-aeronaves Wasserfall e o míssil balístico A-4, que ficou conhecido posteriormente como V-2, que significa “Vengeance Weapon 2” (Arma de Vingança 2). Adolf Hitler logo se interessou em utilizar o míssil para fins militares, von Braun se recusou a cooperar, mas mesmo sem sua aprovação o míssil foi usado pelas forças alemãs contra a Inglaterra em 1944.


Um foguete V-2 no centro de testes
de Peenemünde em 1942.
Em 1945 von Braun e todo sua “equipe de foguetes” se entregaram voluntariamente às tropas americanas. Assinando um contrato de um ano com o exercido dos Estados Unidos, von Braun foi levado para América, onde eventualmente se tornou diretor da “Army Ballistic Missile Agency” (ABMA), lá ele foi o principal responsável pela fabricação e lançamento do primeiro satélite artificial Norte americano, o Explorer I, em 1958.
A NASA inaugurou o “Marshall Space Flight Center” e a equipe de desenvolvimento da ABMA liderada por von Braun foi transferida para a NASA. De 1960 a 1970 von Braun desenvolveu os veículos espaciais Saturno IB e Saturno V, assim como o Saturno I, foguete que lançou a tripulação da Apolo 11, conhecida por ser a primeira tripulação a pisar na lua.
Von Braun morreu em 16 de junho de 1977. Ao longo de sua longa carreira, von Braun recebeu várias condecorações norte-americanas, bem como prêmios de sociedades profissionais em todo o mundo. Ele foi autor e co-autor de várias obras sobre a ciência de foguetes e física.

Referência:


Sergei Korolev
 

Sergei Korolev com o glider BICh-8
em Moscow, 1931.
Sergei Pavlovich Korolev (em russo: Серге́й Па́влович Королёв) nasceu em 30 de dezembro de 1906 na cidade de Jitomir, atual Ucrânia, na família de um professor de Russo.
Em 1922, com a cidade ainda se recuperando de uma guerra civil, Sergei Korolev passou nos exames de qualificação na escola de contrução Odessa. Ai ele encontrou sua futura esposa, Kseniya Vincentini. A escola Odessa dava a seus graduados o privilégio de entrar nas faculdades sem a necessidade de um exame de entrada. Na época, Sergei já estava interessado em aviação, provavelmente influenciado por ser padrasto, um engenheiro. Dois anos depois, entrou no Instituto Politécnico de Kiev, onde se aliou a entusiastas de planadores. Em 1926 se transferiu para a Universidade Técnica Estatal Bauman de Moscou (MVTU).

Concluiu seus estudos na MVTU em 1929. Em 1931 entrou no Instituto de Hidrodinâmica e Central Aérea (TsAGI). Em seguida, em julho de 1932, Korolev foi escolhido chefe do grupo de pesquisa em propulsão do jato (GIRD), um dos centros de pesquisas em desenvolvimento de foguetes mais modernos da URSS. Em 1933, o grupo reorganizou o instituto de pesquisa em propulsão do jato (RNII), onde Korolev se tornou chefe. Nela, o engenheiro conduziu o desenvolvimento de um planador equipado de foguete e de mísseis de cruzeiro.
No período de grandes expulsões feita por Josef Stalin, Korolev foi preso e levado para um acampamento em Gulag, na Sibéria, em 27 de junho de 1938. Em março de 1940 Korolev retornou a Moscou e foi levado à prisão de Butyrskaya. Em 10 de julho do mesmo ano, uma comissão especial liderada por Lavrenti Beria, chefe da polícia secreta de Stalin, sentenciou Korolev a oito anos de trabalhos forçados em acampamento, acusado por sabotagem. Porém, em setembro, ele foi transferido para o sharashka, um departamento de projeto de aviação na prisão. Era chamado oficialmente de KB-29. Ao mesmo departamento foi levado Andrei Tupolev, também prisioneiro em Gulag.

Em 8 de setembro de 1945, Korolev viajou a Alemanha para a avaliação e restauração dos mísseis balísticos V-2. Em agosto de 1946, ainda na Alemanha, Korolev foi nomeado chefe de um departamento no NII-88, criado recentemente em Podlipki, nordeste de Moscou. A organização era responsável pelo desenvolvimento e produção industrial do míssil, baseado na tecnologia do V-2 alemão. Korolev conduziu o desenvolvimento de diversas gerações de satélites lançados por mísseis balísticos, de veículos de lançamento com fins científicos, militares e de comunicações. Ele também desenvolveu projetos de exploração interplanetária e equipou as naves espaciais soviéticas. Ele morreu no auge de sua carreira, em 14 de janeiro de 1966, em decorrência de uma operação cirúrgica para a retirada de pólipos hemorrágicos de seu intestino. 

Referência:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Sergei_Korolev (Visualizado em 26/05/2015)
http://www.russianspaceweb.com/korolev.html (Visualizado em 26/05/2015) 

Projeto do Foguete: Base

Ao longo da 3ª semana de maio os integrantes responsaveis pela confecção da base se reuniram e fizeram sua primeira base. 
Para a construção dessa base utilizamos o tutorial disponibilizado pelo professor em seu blog, como já dito aqui.






Infelizmente a base apresentou problemas no travamento do foguete, assim não conseguimos testar devidamente os foguetes.
Uma nova base já está sendo providenciada pelos integrantes e em breve estará concluida.


OBS: pedimos desculpas por estarmos postando fora do prazo previsto, ocorreram alguns problemas de rede que impossibilitaram a postagem no tempo correto.


Relatório da 4º semana de Maio

Nesta quarta semana de Maio, nosso grupo finalizou a construção da base, e planejou a construção da segunda opção de base. Ainda nessa semana estudamos como dobrar o paraquedas, porém ainda temos algumas dúvidas que iremos estudá-las novamente nessa quinta semana.



OBS: pedimos desculpa por estarmos postando o relatório referente a 4º semana de Maio, 24 minutos após essa semana já ter terminado, ocorreram alguns problemas de rede que impossibilitaram a postagem no tempo correto.

Relatório da 3° semana de Maio

Nesta terceira semana de Maio, nosso grupo começou a construção da base, entretanto, tivemos alguns problemas e não conseguimos concluí-la. A conclusão dela está agendada para amanhã (17/05/2015). Nessa semana ainda fizemos os primeiros esboços dos foguetes que iremos utilizar. Além da pesquisa e confecção do paraquedas.

 Garrafa de Guarana Antarctica 

Garrafa de Guaraná Kuat

Projeto do Foguete: Paraquedas

A primeira opção de paraquedas que utilizaremos nosso Projeto do Foguete de Água é um paraquedas de um brinquedo. Escolhemo-lo, pois chegamos a conclusão de que o material do ele foi feito é leve, consequentemente não irá atrapalhar o lançamento do foguete



Porém temos a segunda opção de paraquedas, caso o primeiro citado acima não funcione, usaremos o paraquedas semelhante ao do vídeo que está no blog do Professor Maurício Ruv Lemes. Para ver o vídeo clique aqui.



Relatório da 2° semana de Maio

Nesta segunda semana de Maio, nosso grupo começou a preparar e juntar os materiais para a construção da base, a qual será a que já foi postada anteriormente nesse blog. Nessa semana também começamos a juntar garrafas de 600 ml para que nessa próxima semana que começará amanhã nós já possamos fazer os foguetes.



Base do foguete de água

Os integrantes responsáveis pela base do foguete de água (Caio, Luís Felipe e Pedro), decidiram ao longo dessa semana, após observarem diversas bases para o foguete, utilizar a base feita pelo Lúcio, mostrada no blog do professor.
A escolha dessa base foi feita pela facilidade de encontrar os objetos e de construí-la, além da certeza de que a base funciona, já que a mesma foi utilizada várias vezes anteriormente.
A construção da base ainda não foi iniciada, porém a aquisição dos materiais necessários para construção já está sendo utilizada.




O tutorial para a construção da base foi postada pelo professor em seu blog, clique aqui para vê-lo.

Relatório da 1° semana de Maio

Nos últimos dias de Abril e nesta primeira semana de Maio, nosso grupo realizou a pesquisa avançada sobre foguetes de água, a qual foi solicitada pelo professor Maurício e já foi postada aqui nesse blog, e ao realizar esta pesquisa, ficamos curiosos e procuramos no YouTube vídeos relacionados a lançamentos de foguetes de água, e assistimos alguns deles. Realizamos ainda a conta em que descobrimos a força existente no momento em que o foguete é impulsado, e essa também está postada aqui nesse blog. E por fim, fizemos a divisão de trabalho nesse projeto e o resultado foi o seguinte: os integrantes Caio, Luís Felipe e Pedro serão os responsáveis pela base do foguete, os integrantes Rogers e Ronaldo serão responsáveis pela confecção do paraquedas, e todos os integrantes serão responsáveis pelo foguete, o motivo de todos os integrantes serem responsáveis pelo foguete é que existem vários modelos de garrafa de 600 ml e assim cada integrante estudará e confeccionará o foguete a partir de um desses vários modelos de garrafa, dessa maneira testaremos muitos modelos de garrafa e consequentemente chegaremos a conclusão de qual modelo será melhor.

Observações:
-      A pesquisa avançada sobre foguete foi realizada pelos integrantes Caio e Luís Felipe nos dias 29 e 30/04 e foi postada no dia 01/05
-      Os vídeos de lançamento de foguete foram vistos pelo integrante Luís Felipe no dia 30/04
-      A conta em que achamos a força existente no lançamento do foguete foi realizada pelos integrantes Caio e Ronaldo no dia 30/04 e foi postada no dia 01/05

-      A divisão de trabalho no projeto foi realizada com todos os integrantes do grupo no dia 30/04, porém está divisão está sujeito a alterações.


Regras de segurança para o lançamento de foguete de água

- Construção: os materiais usados na construção do foguete devem ser leves (principalmente plásticos), sem componentes metálicos.
- Propulsão: use apenas água e ar comprimido, respeitando os limites de pressão da garrafa usada.
- Resgate: o foguete deve possuir um sistema de resgate (com paraquedas) que permita sua descida com segurança ao solo e a reutilização do foguete.
- Massa: o foguete não deve pesar mais do que 1.5 kg antes do lançamento.
- Carga: Nunca use carga explosiva, inflamável ou de substâncias perigosas.
- Estabilidade: verifique a estabilidade do foguete, determinando seu centro de gravidade (CG) e seu centro de pressão (CP) antes do primeiro lançamento.
- Sistema de lançamento: o dispositivo usado para lançar foguetes deve permitir o disparo a, pelo menos, 3 metros de distância e deve ter uma forma de despressurizar a garrafa numa situação de emergência.
- Condições de lançamento: não lance foguetes com vento forte, perto de áreas urbanizadas, de torres de alta tensão ou de fios elétricos ou telefônicos, perto de árvores altas ou em locais onde passem aeronaves em baixa altitude, ou em qualquer outro lugar que represente perigo para pessoas, animais, veículos ou propriedades.
- Segurança durante o lançamento: não se aproxime nem deixe que ninguém se aproxime do foguete quando o mesmo já estiver pressurizado ou em processo de pressurização.
- Direção de lançamento: jamais direcione o foguete para um alvo no solo ou no ar. Todos os lançamentos devem ser feitos dentro de um ângulo de 30° em relação à vertical.
- Fios elétricos: em hipótese alguma tente resgatar um foguete que tenha caído sobre ou perto de fios elétricos ou locais perigosos.
- Testes de pré-lançamento: se estiver trabalhando em um projeto de pesquisa ou desenvolvimento de foguetes a água, procure determinar a confiabilidade o mesmo através de testes e ensaios estáticos ou no solo. Os testes devem ser feitos de forma segura e em lugares isolados, longe de pessoas que não estejam participando do projeto.
Toda a vez que for testar um foguete, complete ele inteiro de agua para depois pressuriza-lo, caso o foguete falhe e exploda, como a água é um fluido incompressível ela não armazena muita energia e a explosão não será tão intensa a ponto de mandar fragmentos do foguete com alta velocidade. Caso fosse utilizado somente ar comprimido, haveria uma grande quantidade de energia armazenada e em caso de uma explosão os pedaços do foguete atingiriam alta velocidade e provavelmente machucariam quem estivesse perto.
Sempre pressurize para testes com uma pressão um pouco maior que a utilizada nos lançamentos, de vai utilizar 100 psi, encha completamente de água o foguete e faça o teste a 110 psi. Sempre que for testar mantenha distancia e proteja a vista.

Se você for criança, conte sempre com a participação de um adulto nos lançamentos.

Retirado (no dia 01/05/2015) de: http://pt.wikipedia.org/wiki/Foguete_a_%C3%A1gua





Força existente no impulso de um foguete a água

Comprimento do  foguete = 23 cm, 0,23 m;

1. Achando o raio do foguete:
r = C / 2 \pi
r = 0,23 / 2 \pi
r = 0,115 m

2. Achando a área do foguete:
A = \pi
A = \pi x 0,115²
A = \pi x 0,013225
A ≈ 0,041 m²

3. Achando a força:
100 psi = 689475,7 Pascal;

P = F / A
689475,7 = F / 0,041
F = 689475,7 x 0,041
F ≈ 28268,5 N




Pesquisa avançada sobre foguete de água

Foguetes a água, o que são?

Foguetes a água tem sido fonte de entretenimento e educação por muitos anos. Eles são normalmente construídos com garrafas PET de dois litros com adição de água e ar pressurizado para o lançamento.

Como funcionam?

A garrafa é parcialmente cheia com água e selada. A garrafa é então pressurizada com um gás, normalmente ar comprimido a partir de uma bomba de bicicleta, compressor de ar, ou cilindro até 125 psi, mas, por vezes, CO2 ou azoto a partir de um cilindro.
A água e o gás são usados ​​em conjunto, o gás proporciona um meio para armazenar energia potencial, uma vez que é compressível, e a água aumenta a massa fracionada, proporcionando maior força quando ejetado a partir do bocal do foguete. Podemos também adicionar algumas substancias, como por exemplo, o sal, que é utilizado para aumentar a densidade da massa da reação, resultando em um maior impulso específico.
A vedação no “bico” do foguete é retirada e, rapidamente a expulsão da água ocorre em alta velocidade até que o propulsor tenha sido consumido e a pressão do ar no interior do foguete se torne igual à pressão atmosférica. A expulsão da água faz com que o foguete “salte” uma distância considerável no ar.

Além da aerodinâmica, altitude a duração do voo é dependentes do volume de água, a pressão inicial, o tamanho do “bico” do foguete, e a massa do foguete. A relação entre esses fatores é complexa e vários simuladores foram escritos para explorar esses e outros fatores.


Simulação do funcionamento do foguete

Fontes: 

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