CONSTRUINDO HISTÓRIA HOJE: Projeto do Foguete Queenteta

domingo, 9 de setembro de 2018

Projeto do Foguete Queenteta

Autora: Isabel Cristina (Colaboradora do CHH) e Equipe!

Resumo

Neste artigo científico falaremos sobre o projeto dos foguetes do qual envolve toda a área da ciência da natureza e matemática. Neste trabalho o foguete é feito de garrafa pet, e também é feito uma base, qual será usada para lançar o mesmo. Ele será lançado por conta da água e da pressão feita por uma bomba de ar, a bomba estará ligada a base, e assim, ligada ao foguete. Após por pressão, por conta de duas forças contrárias o foguete é lançado, formando uma parábola com a concavidade voltada para baixo. Muitos fatores influenciam no desempenho do foguete, falaremos sobre alguns desses fatores no presente artigo.

Introdução

Ao sermos apresentados ao projeto do foguete, fomos instruídos a fazer de garrafa pet e que a base soltasse o foguete pela pressão que a ação da força de resistência do ar faria. Utilizando a propulsão da água e do ar. Com o lançamento do foguete que realizamos, conseguimos relacionar o experimento com a terceira lei de Newton, onde as forças são iguais em intensidade e direção, porém tem sentidos contrários. Observamos que quando a ponta da garrafa se desprende da base, o ar de dentro é empurrado para o exterior, e o ar de fora é empurrado para o foguete, ocasionando uma reação para cima em grande velocidade. No foguete que construímos em sala de aula, aplicamos uma concentração maior de peso na ponta do foguete, e no lançamento adicionamos água, que também influencia nesses movimentos. Ao analisar o foguete, percebemos a relação com a primeira lei de Newton, a de inércia, e a segunda lei de FR=m.a, que também pode ser aplicada no lançamento do foguete, já que seu peso influência na aceleração e no alcance do mesmo. Quanto menor for a massa do foguete, maior é a aceleração alcançada por ele.

No foguete espacial, utilizamos o elemento químico Boro. O boro (símbolo B) é um elemento do grupo dos não metais. Seu número atômico é o número 5, e número de massa é de aproximadamente 10,8. Em 1808, o boro foi obtido por eletrólise de uma mistura que continha ácido bórico. No mesmo ano, Joseph-Louis Gay-Lussac e Louis-Jacques Theuard obtiveram o boro por aquecimento do potássio com fluoreto de boro, mas nenhuma dessas descobertas levaram à classificação do boro como elemento químico. O químico Berzelius foi o primeiro a classificar o boro como um elemento químico, em 1824. O boro é muito leve, e tem baixa condutibilidade elétrica, ele também é de alta dureza e encontra-se no estado sólido nas CNTP e tem a coloração preta, ele se apresenta sólido em temperatura ambiente, e também possui algumas características óticas que lhe permitem transmitir raios infravermelhos, além de tudo isso, o boro é considerado um semicondutor de eletricidade na temperatura ambiente e bom condutor em temperaturas altas. O boro é um elemento relativamente raro, ele não é encontrado livre na natureza, mas pode ser obtido a partir de alguns minerais, como o ulexita, tincal, turmalina e kernita. Outro modo de obter ele é em laboratório, a partir da redução do vapor do tribrometo de boro (BCI3) ou do tribrometo de boro (BBr3).

Desde a década de 50 a General Electric (GE) começou a trabalhar no uso do boro mas especificamente com os hidretos de boro ou boranos como combustível de alta energia. Os hidretos de boro incluindo diborano, tetrabotano e o pentaborano, são compostos interessantes, pois geram grandes volumes de gases quentes em um curto período de tempo, sendo propícios para serem utilizados em sistemas de propulsão de foguetes.

Foram feitos testes de queima com pentaborano e hidrazina, outro famoso combustível utilizado em foguetes, foram feitos porque essa combinação teoricamente daria ao propulsor um alto desempenho. Boa parte da história da pesquisa e desenvolvimento dos combustíveis à base de compostos contendo boro, foi mantida em relativo segredo, e com pouca divulgação dos problemas existentes, justamente porque nenhum militar americano desejava que os russos obtivessem qualquer sucesso na corrida pelo desenvolvimento e melhoria da propulsão aeroespacial Ibérica.

Já sobre foguete artesanal, escolhemos falar sobre o elemento químico hidrogênio. Após de cerca de 380 mil anos do Big Bang, o hidrogênio começou a se formar. Alguns destes átomos foram fundidos em carbono, de oxigênio, nitrogênio e outros elementos. Porém, quando o universo tinha um bilhão de anos, 9 em cada 10 desses átomos de hidrogênio originais foram destruídos. O hidrogênio reage com metais, ametais e semimetais, por isso, vários de seus compostos podem ser encontrados na natureza, sendo que o principal é a água. Na natureza, o hidrogênio não é encontrado na sua forma atômica (H), mas em condições ambientes, ele possui as características de um gás extremamente inflamável, inodoro e insípido. O gás hidrogênio é altamente inflamável, quando misturado com oxigênio por entre uma grande variedade de proporções, o hidrogênio explode por ignição. O hidrogênio pode ser obtido das seguintes formas:

-Através da eletrólise da água; atualmente se investiga a fotólise da água.

- Pela reação de hidrocarbonetos com vapor de água.

- Ataque a metais com hidróxido de sódio, potássio.

- Ataque a metais (Zn e Al) com ácidos sulfúrico ou clorídrico.

Materiais e métodos

Os materiais utilizados para a construção do foguete são:

2 garrafas pet iguais

1 fita isolante

3 placas de raio x

1 pacote de massa de modelar

1 lata de tinta spray da cor rosa (opcional).

Já para a base utilizamos:

70 cm de cano de 20 á 25mm (pvc)

1 tubo de cola para cano

1 tampão 25mm(pvc)

1 Redutor de 25 para 20 mm

1 TE de 25mm (pvc)

2 Joelhos(cano pvc) de 25mm

50 cm de barbante

1 registro de 25 mm(pvc)

1 ventil de pneu de carro

1 braçadeira

1 bomba de ar

1 tubo de cola instantânea

4 abraçadeira de nylon

Como fazer:

Para construirmos o foguete, começamos cortando a ponta de uma garrafa, e então, colocamos a massa de modelar na parte superior da mesma, após isso, cortamos a placa de raio X no formato circular e colamos com cola instantânea para cobrir a massa de modelar. Nosso próximo passo foi cortar a mesma garrafa, retirando a base dela, logo depois, foi pega a segunda garrafa, que foi usada inteira e o pedaço da outra garrafa onde estavam as massas de modelar, colamos a mesma na base da garrafa que se encontrava inteira, e o outro pedaço da garrafa que estava cortada (o meio da garrafa) colamos na ponta da garrafa que estava inteira, para deixar o foguete mais aerodinâmico. Após tudo isso, fizemos a ponta do foguete com uma placa de raio X, em formato de cone, e ainda usando as placas de raio x, fizemos os moldes para as asaletas do foguete. Colamos tudo com fita isolante, e então por último, pintamos o foguete da cor de nossa escolha.

Para a realização da base, começamos cortando e lixando os canos na medida certa, colamos o cano de 20 cm e um de 15 cm no joelho, repetimos esse processo, e depois lixamos o T e o redutor, colamos um no outro no meio do T, depois lixamos o redutor por dentro e o cano de 20 mm e colamos na ponta da base, colocamos o tampão com o ventil de carro, e na outra ponta colocamos o registro. Nos canos de 20 mm, colocamos a braçadeira e mais 4 abraçadeiras de nylon para prender o foguete.

Conclusão

Concluímos através de contas que realizamos, que o projeto do foguete nos proporcionou resultados de alcance máximo atingido em aproximadamente 50 metros, e altura máxima atingida de aproximadamente 9 metros. Foi observado também, que as asaletas e o peso do foguete foram fatores que ajudaram no desempenho do foguete, além da água utilizada e da pressão feita pela bomba de ar. A inclinação da base onde o foguete estava era de 45cm, o que também influenciou no desempenho do foguete. Por fim, percebemos que muitas coisas influenciam no quão longe e alto o foguete vai, como a quantia de água utilizada, o tamanho das asaletas, a inclinação da base, a pressão, e o modo como o foguete é feito.

Autora: Isabel Cristina (Colaboradora do CHH) e Equipe!

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