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Construíndo foguete movido a água

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Nesta postagem, teremos um breve tutorial de como construir foguetes propelidos à água. Na verdade, o foguete é bem simples e o que construiremos é a base de lançamento, o que permitirá lançar quantos foguetes quiser.

Seja você, professor de física (ou ciências naturais) para mostrar o funcionamento da 3ª lei de Newton, ou ainda estudante para sua feira de ciências, ou até mesmo como um momento de diversão com o filhão, é um ótimo passatempo.

Para montar sua base de lançamento, deverá ter em mãos os seguintes materiais:

  • 3,30 metros de mangueira de nível de pedreiro.
  • um compensado de 30×30 ou até 50×50.
  • Duas braçadeiras e quatro parafusos para as braçadeiras.
  • Plug de 1/2 “.
  • Pistola de cola quente com a barra de cola (ou um tubo de silicone).
  • Furadeira.
  • Faca ou estilete forte.
  • Alicate.
  • “T” rosqueável 3/4″.
  • Luva rosqueável 3/4″.
  • Cano PVC 3/4″.
  • 2 pinos (válvula) de câmara de bicicleta.
  • Recorte da câmara de bicicleta.
  • Cola adesiva instantânea (superbonder).
  • Chave de fenda.
  • Lápis.
  • Arame.
  • Bomba de ar (para bicicletas).
  • Alicate.
  • Serra de arco.
  • Óculos de segurança.

Como fazer sua base de lançamento:

Primeiramente, para a construção da base de lançamento deve haver um adulto supervisionando, devido ao uso de ferramentas que podem machucar caso o manuseio não seja adequado.

Pegue o compensado, que servirá como sustentação de todo o conjunto de propulsão e dará estabilidade no solo, faça pequenos furos com a furadeira onde as braçadeiras deverão ficar. Para saber onde ficarão, coloque o “T” como mostra a figura e posicione as braçadeiras em cima do “T”. No local dos furos, marque com um lápis. Faça furos muito pequenos, mais para os parafusos poderem entrar (e com a broca que seja ligeiramente menor, em diâmetro, do que a largura do eixo dos parafusos). Agora peque o “T”, posicionado com as braçadeiras, deixe no local entre os furos efetuados e fixe as braçadeiras com sua chave de frenda, apertando os parafusos. O máximo que conseguir. Verifique se o conjunto do compensado, T e braçadeiras estão bem firmes e que não poderiam girar com uma determinada força (tente forçar o “T” para o lado, caso não consiga é porque está adequado).

Agora enrosque a luva na boca do T que fica voltada para cima. Após isto coloque o cano dentro da luva, e onde terminar a luva, serre deixando o cano rente à luva. Isso reduzirá o tamanho do diâmetro da luva e permitira que seu foguete voe sem problemas (já testei sem o cano e o resultado foi desastroso; a boca da garrafa não fica firme dentro da luva e quando a força da pressão do ar libera a água para a propulsão, a boca da PET esbarra vioentamente contra a luva, destríndo parte da garrafa e fazendo cacos de PET voarem – o que foi muito arriscado).

Agora com o conjunto do T, luva, braçadeira e compensados, prontos, vamos a outra etapa. Passe a mangueira de nível (que deve ter no mínimo 3 metros de comprimento entre a base e o operador do lançamento, pois é a distância mínima para um lançamento seguro) dentro do T, fazendo entrar pela boca boltada para cima e saindo por uma das laterais (como na foto).

Nas duas pontas da mangueira, coloque os pinos (válvulas) da câmara de ar de bicicleta. Com a parte fina (entrada de ar) para as pontas. Quando eu fabriquei minha base de lançamento deixei as duas pontas com válvulas funcionais, por motivo de segurança, mas isso reduziu a pressão que entrava no conjunto. Por este motivo basta deixar a ponta que será usada junto com a base de lançamento sem aquela mola da válvula (ou seja, desmantele esta ponta, pois apenas o corpo da válvula será usado). Na outra que fica a bomba de ar, deixe-a plenamente funcional. Para deixar a válvula bem presa na manqueira, no ponto em que tiver encaixado as válvulas na manqueira, estrangule a mangueira com um pedaço pequeno de arame (com auxílio de um alicate): isso dará força para a válvula não sair da manqueira com a pressão do ar.

Agora a ponta que ficará junto à base de lançamento deve ser fixada no plug. Para preparar o plug para o uso na base, deverá fazer duas coisas: fazer um furo que deixe apenas a válvula de bicicleta (aquela que foi “desmantelada” passar) e lixar a parte externa (que tem a rosca, até fazer esta rosca desaparecer). Na parte lixada passe “superbonder” e fixe a tira de câmara de ar em volta. Isso dará vedação para criar pressão no foguete.

Agora coloque a válvula dentro do plug e passe bastante cola quante (ou silicone) dentro e fora (por baixo, jamais na lateral). Na parte interna, cuidado para não tampar o orifício que injetará ar na PET.

Empurre o plug para dentro da luva. Agora a sua base de lançamento está pronta.

Como fazer seu foguete:

O foguete pode ser simplesmente uma garrafa PET, de 1,5 ou 2 litros. Verifique se a boca da PET se encaixa perfeitamente na sua base de lançamento. Não pode haver folgas. Você pode também criar o design dos seus foguetes. Para isso pode usar no topo do foguete (fundo da PET) a ponta de outra PET (colando com fita adesiva) e fazendo asas de estabilidade na  base do foguete (topo da garrafa) com papel cartão e fitas adesivas de grande aderência. Aumenta a estabilidade do vôo, mas deixa o conjunto do foguete mais pesado (fazendo subir menos, mas voando mais estável).

Cheguei fazer foguetes com para-quedas (usando saco plástico preto de lixo, cortados em retângulos ~1,5 maior que a altura da garrafa e amarrados com barbante (mas o barbante e o para-quedas dobrado criam mais atrito no ar, fazendo o foguete subir menos). Então se quer foguetes que desçam suavemente e que tenham mais estabilidade de vôo, podem criar a vontade; mas eles subirão menos que a garrafa nua e crua.

Como lançar seus foguetes de pressão e água:

Coloque cerca de 1/3 ou um pouco menos de água, do volume total que a garrafa teria. Quanto menos água tiver e mais ar puder injetar em tempo hábil (se demorar muito para injetar o ar ele expulsará toda a pouca água e o foguete não voará), melhor será. Para atingir um nível bom entre a quantidade de água para uma boa propulsão e de ar para comprimir, é recomendável usar aproximadamente 1/3 do volume da PET com água, ou um pouquinho menos.

Acople o plug da base na boca do foguete (não aperte muito, pois poderá ficar tão forte que o lançamento poderá ser prejudicado, sem que a pressão mínima para vôo consiga soltar o plug e sem tempo suficiente para bombear mais pressão; antes que toda água vaze). E depois coloque o foguete, com o plug conectado, dentro do “T”. Agora estique toda a mangueira de nível e fique o mais distante que a mangueira te permitir.

Um foguete cheio de água, perde estabilidade no vôo, por causa do ponto de equilíbrio do foguete e perde altura (a altura será resultado da velocidade que o foguete atingir, e essa velocidade será maior quanto mais rápido for expulso o líquido do interior do foguete). Lei de Newton…

Quando for bombear, assegure que está usando um óculos de proteção e que você (e os observadores) estão num raio mínimo de 3 metros para a segurança (sua e dos demais). Bombeie o ar sem pressa (se for com muita pressa, a bomba de ar não injetará o máximo de ar que cada “bombeada” poderá oferecer); mas também não seja lento ao fazê-lo, pois caso contrário o foguete pode criar pressão suficiente para expulsar a água, sem se soltar do plug e daí sairá toda água sem o foguete voar. Faça com calma e continuidade, verá que o foguete começara ficar diferente conforme a pressão aumenta dentro dele a cada bombeada de ar.

Por fim perceberá, com o tempo, os sinais que sua base + foguete dão antes do vôo.

Este esquema de base, permite um lançamento assim que o foguete assume pressão suficiente para o vôo, não criando o perigo de bombear muito mais ar que a PET suporta (o que poderia ocasionar um acidente). Agora, para os mais experientes, existe um esquema de acoplar um manômetro e um gatilho de lançamento: com estes dispositivos é possível colocar a pressão desejada para o vôo (até 160 psi) e lançar quando acharmos conveniente soltar o gatilho. Mas isto será outro artigo.

Abaixo as fotos da minha base, que construí em 2002 para um projeto de escola. Ainda está funcional e há cerca de três dias fiz um lançamento de teste (e funcionou perfeitamente).

Baseei este projeto numa matéria da “Nova Escola” (não me recordo o número; pois todo este tutorial foi feito com minhas lembranças do projeto original e de minhas experiências ao efetuar o lançamento).

Aqui estão as fotos.

Detalhe do engate
Detalhe do engate
Plataforma de lançamento

Plataforma de lançamento

Outra foto da plataforma
Outra foto da plataforma

 

Arnaldo Vasconcellos

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