foguetes

Esta publicação é de domínio público e não está protegida pela lei de direitos autorais.Não é necessária a permissão para duplicações.

EG-1996-09-108-HQ

Setembro, 1996

FOGUETESManual do Professor com Atividades de Ciências,

Matemática e Tecnologia

National Aeronautics and Space Administration

Departamento de Recursos Humanos e Educação

Divisão de EducaçãoWashington, D.C.

Grupo de Trabalho em EducaçãoNASA Johnson Space Center

Houston, Texas

Professores Pré a 3ª série doEnsino Médio

Produto Educacional

This publication is in the Public Domain and is not protected by copyright.Permission is not required for duplication.

EG-1996-09-108-HQ

September 1996

ROCKETS

A Teacher’s Guide with Activities In Science,Mathematics, and Tecnology

National Aeronautics and Space Administration

Office of Human Resources and Education

Eduaction Division

Washington, D.C.

Education Working GroupNASA Johnson Space Center

Houston, Texas

ste Manual do Professor oferece sugestões para diferentes aplicações eexemplificações de como o entendimento das propriedades dos gases pemitiram progredir, dobuscapé às naves espaciais.

Professores de diferentes disciplinas encontrarão neste Manual indicações muitoimportantes para ilustrar suas aulas, em diferentes níveis, de aplicações de conceitos daFísica e da Química, principalmente.

São oferecidas importantes sugestões para a “decolagem” de alunos, em diferen-tes níveis de escolaridade, de modo a evoluírem no entendimento, aliando teoria às atividadesnecessárias à vida em uma nave espacial.

Alimentação, roupas, utilização do espaço, consumo de água, respiração, movi-mentação, atividades a que estamos acostumados, têm diferente conotação quando no interiorde uma nave espacial.

Os alunos encontrarão neste Manual as mais variadas instruções e a seguir sãoinstados a responder perguntas, que os colocam em condições de ambientes totalmente diver-sos de sua vivência diária, obrigando-os a exercícios mentais de grande inventividade.

São necessárias extrapolações que conduzam a soluções para tornar a vida possível,em alguns metros cúbicos de um compartimento, durante longos intervalos de tempo. Comosão enviados sinais para a Terra? Como o satélite detecta um campo magnético? Como é possí-vel sair da nave espacial, em movimento, no espaço, e a ela voltar, com segurança? Como aatividade altera a pressão arterial? Como se prepara um café da manhã em uma nave espaci-al? Por que são usados alimentos reidratados no Ônibus Espacial?

Estas são algumas perguntas feitas para que os alunos respondam e forneçamsugestões para os professores. São acompanhadas de indicações de equipamentos a seremmontados para realizar experimentos esclarecedores de como responder.

É todo um sistema, cuidadosamente montado, para proporcionar o aprendizado,em condições de independência de atuação e de liberdade para solucionar problemas real-mente novos.

Baptista Gargione FilhoReitor da Univap

Foguetes

E

Universidade do Vale do ParaíbaFicha Catalográfica

N23f National Aeronautics and Space Administration

Foguetes - Manual do Professor com Atividades de Ciências,

Matemática e Tecnologia / NASA; Traduzido pela Universidade do Vale

do Paraíba. — São José dos Campos: Univap. 2001.

134p.: il.; 21 cm

1. Ciências. 2. Tecnologia. 3. Matemática. I. NASA. II. Universidade

do Vale do Paraíba III. Título

Esta publicação é de domínio público e não está protegida por direitos autorais.Não é necessária a permissão para cópias.

EG-1996-09-108-HQSetembro, 1996

Supervisão Gráfica: Profª Maria da Fátima Ramia Manfredini - Pró-Reitoria de Cultura e Divulgação - Univap

� Tradução e Digitação: ComUnique Assessoria S/C - (12) 3941-8062 � Revisão: Profª Glória Cardozo

Bertti - (12) 3922-1168 � Designer Gráfico: Spiral Comunicação - (12) 3902-6358 � Designer da Capa:

Fábio Siqueira � Impressão: JAC Gráfica e Editora - (12) 3928-1555 � Publicação: Univap/2001

Agradecimentos

Esta publicação foi desenvolvida pela NASA com a colabo-ração de centenas de professores da área da região IV do Texase por educadores do Programa de Serviços EducacionaisAeroespaciais, Oklahoma State University.

Redatores:Deborah A. ShearerGregory L. Vogt, Ed. D.Programa Ensinando através do EspaçoNASA Johnson Space CenterHouston, TX

Editora:Carla B. RosenbergPrograma Ensinando através do EspaçoSede da NASAWashington, DC

Agradecimentos especiais a:Timothy J. WickenheiserChefe, Filial de Análise Avançada de MissãoNASA Lewis Research Center

Gordon W. EskridgeEducação AeroespacialOklahoma State University

Sumário

REITORIA

ReitorProf. Dr. Baptista Gargione Filho

Vice-Reitor e Pró-Reitor de Integração Universidade / SociedadeProf. Dr. Antônio de Souza Teixeira Júnior

Pró-Reitor de Credenciamento e Recredenciamento de Cursose de Recredenciamento da Universidade

Prof. João Luiz Teixeira Pinto

Pró-Reitor de Planejamento, Administração e FinançasAilton Teixeira

Pró-Reitora de Assuntos JurídicosDr.ª Maria Cristina Goulart Pupio Silva

Pró-Reitora de Cultura e DivulgaçãoProf.ª Maria da Fátima Ramia Manfredini

* * * *

INSTITUTO SUPERIOR DE EDUCAÇÃO

DiretoraProf.ª Maria Valdelis Nunes Pereira

CURSO NORMAL SUPERIOR

CoordenadoraProf.ª Maria de Fátima Garcia Moreira Daniel

Universidade do Vale do Paraíba

Campus Centro: � Praça Cândido Dias Castejón, 116 - CentroSão José dos Campos - SP - CEP 12245-720 - Tel.: (12) 3922-2355

� Rua Paraibuna, 75 - CentroSão José dos Campos - SP - CEP 12245-020 - Tel.: (12) 3922-2355

Campus Urbanova: � Avenida Shishima Hifumi, 2911 - UrbanovaSão José dos Campos - SP - CEP 12244-000 - Tel.: (12) 3947-1000

Unidade Villa Branca: � Estrada Municipal do Limoeiro, 250 - Villa BrancaJacareí - SP - CEP 12300-000 - Tel.: (12) 3958-4000

Unidade Aquarius: � Rua Dr. Tertuliano Delphim Junior, 181 - Jardim AquariusSão José dos Campos - SP - CEP 12246-080 - Tel.: (12) 3923-9090

http://www.univap.br

Sumário

Como usar este Manual...................................................................................................................... 9

Formato das Atividades................................................................................................................... 10

Breve História dos Foguetes ........................................................................................................... 11

Conhecimentos Básicos sobre Foguetes .......................................................................................... 20

Construção de Foguetes na Prática .................................................................................................. 25

Álbum de Família dos Veículos Lançadores ................................................................................... 33

Matriz de Atividades - Padrões Curriculares e Habilidades .......................................................... 43

Atividades

Motor de Hero de Lata de Refrigerante ................................................................................. 45

Carro-Foguete de Corrida ...................................................................................................... 51

3-2-1 Fogo! ............................................................................................................................ 60

Corrida de Comprimido Efervescente ................................................................................... 64

Foguetes de Papel .................................................................................................................. 68

O Carro de Newton ................................................................................................................ 74

Balão com Estágios ................................................................................................................ 80

Foguete como Meio de Transporte ........................................................................................ 83

Rastreamento de Altitude ....................................................................................................... 86

Lançador de Foguete de Garrafa ............................................................................................ 94

Foguete de Garrafa ................................................................................................................. 98

Projeto X-35 ........................................................................................................................102

Aprofundamentos Adicionais ...............................................................................................121

Glossário .......................................................................................................................................122

Materiais Educacionais da NASA ................................................................................................124

Sugestões de Leitura ......................................................................................................................125

Recursos na Web para Educadores ...............................................................................................126

Recursos Educacionais da NASA .................................................................................................128

Rede dos Centros de Recursos para Professores da NASA .........................................................130

Ficha de Avaliação ........................................................................................................................133

11FOGUETES - Manual do Professor com Atividades de Ciências, Matemática e Tecnologia - Universidade do Vale do Paraíba

Os foguetes são a forma mais antiga de veí-culos autônomos que já existiu. Os primei-

ros foguetes foram usados há mais de dois milanos. Percorrendo uma história longa e empol-gante, os foguetes evoluíram de simples tuboscheios de pólvora a poderosos veículos capa-zes de lançar uma espaçonave em direção àsgaláxias. Poucas experiências podem ser com-paradas à emoção e tensão de ver um veículoacionado por foguetes, como o Ônibus Espaci-al, decolar para o espaço. Sonhos sobre fogue-tes voando para mundos distantes aguçam a ima-ginação tanto de crianças quanto de adultos.

Com alguns materiais baratos e simples,você pode elaborar aulas emocionantes e úteispara crianças quando o assunto é foguetes, au-las essas que incorporam Ciências, Matemáticae Ensino de Tecnologia. As muitas atividadescontidas neste Manual enfatizam o envolvimen-to prático, a previsão de eventos, a coleta e ainterpretação de dados, o trabalho em equipe ea solução de problemas. Mais ainda, o Manualcontém as informações de referência sobre ahistória dos foguetes e os conhecimentos cien-tíficos básicos sobre foguetes que tornam seusalunos “cientistas de foguetes”.

O Manual começa com as informaçõesde referência sobre a história da produção defoguetes, os princípios científicos e a parteprática. As seções sobre princípios científi-cos e a prática enfocam as três Leis do Movi-mento de Isaac Newton. Essas leis explicamporque os foguetes funcionam e como torná-losmais eficientes.

Depois das seções de referência há umasérie de atividades que demonstra os fundamen-tos científicos da fabricação de foguetes e, aomesmo tempo, desafia os alunos em atividadesde projeto. Em cada uma das atividades vocêencontrará diagramas de montagem, listas de ma-teriais e ferramentas, e instruções. Uma pequenaseção de referência acompanha cada atividade edá noções sobre os conceitos cobertos e leva de

volta ao material contido na introdução do Ma-nual. Também foram incluídas informações so-bre a que área da Ciência a atividade se refere eos padrões de Matemática, idéias para avalia-ção e aprofundamentos. Veja a página 10 paraobter maiores detalhes sobre como as páginasdas atividades estão montadas.

Como muitas das atividades e demonstra-ções aplicam-se a mais de uma área, uma tabelaindica e identifica as oportunidades para experi-ências de aprendizado ainda maiores. O gráficoindica as áreas por título da atividade. Além dis-so, muitas das atividades dos alunos estimulam asolução de problemas e o aprendizado coopera-tivo. Por exemplo, os alunos podem usar a solu-ção de problemas para pensar em maneiras demelhorar o desempenho de carros impulsiona-dos por foguetes. O aprendizado cooperativo éuma necessidade das atividades de Rastreamentode Altitude e Balão com Estágios.

A duração do tempo envolvido em cadaatividade varia de acordo com seu grau de difi-culdade e do grau de desenvolvimento dos alu-nos. Com exceção da atividade Projeto X-35,no final do Manual, é possível completar a mai-oria das atividades em uma ou duas aulas.

Finalmente, o Manual termina com um glos-sário de termos, lista de leituras sugeridas, re-cursos educacionais da NASA incluindo recur-sos eletrônicos, e um questionário de avaliação.Com a intenção de sempre melhorar este Manualem futuras edições, gostaríamos de contar comas suas sugestões através do questionário anexo.

Observação sobre Unidades de Medidas

Ao desenvolver o Manual usamos unida-des métricas. Normalmente, nas listas de mate-riais e ferramentas, são usadas algumas unida-des de medida do sistema inglês. Nos EstadosUnidos certos itens, como parafusos, são difí-ceis de encontrar com medidas métricas, porisso foi usado o sistema inglês.

Como usar este Manual

12 FOGUETES - Manual do Professor com Atividades de Ciências, Matemática e Tecnologia - Universidade do Vale do Paraíba

Formato das Atividades

Páginas de dados para os alunos

Páginas de instrução para os alunos

Padrões

Dicas paragerenciamento

O que você precisa Idéias para discussãoAprofundamento

Informações dereferência

Idéias para avaliação

Objetivos daatividade

Descrição do que aatividade faz


Breve História dos Foguetes

Cerca de trezentos anos depois do vôo dopombo, um outro grego, Hero de Alexandria,inventou um dispositivo parecido com foguetesemelhante ao pombo chamado de aeolipile, oumolinete de Hero. Esse dispositivo, também,usava o vapor como gás propulsor. Hero mon-tou uma esfera no alto de uma chaleira. O fogosob a chaleira transformava a água dentro dachaleira em vapor, e o gás percorria tubos até aesfera. Dois tubos em forma de “L”, colocadosem lados opostos da esfera, permitiam que ogás escapasse, e, fazendo isso, davam à esferao movimento giratório.

Não se sabe exatamente quando os pri-meiros foguetes de verdade apareceram. Há his-tórias de dispositivos parecidos com foguetespermeando esporadicamente relatos históricosde várias culturas. Talvez os primeiros verda-deiros foguetes tenham aparecido por acidente.Há relatos contando que, no século I D.C., oschineses possuíam uma forma simples de pópara armas feito com salitre (nitrato de potás-sio), enxofre e pó de carvão. Usavam esse póprincipalmente para fogos de artifício em cele-brações religiosas e em outras festividades. Paracriar explosões, durante os festivais religiosos,eles enchiam tubos de bambu com essa misturae faziam com que pegasse fogo. Talvez algumdesses tubos tenha falhado e, ao invés de ex-plodir, tenha subido, impulsionado pelos gasese faíscas produzidas pela queima da pólvora.

Os chineses começaram seus experimen-tos com os tubos cheios de pólvora. Em algummomento, prenderam os tubos de bambu a fle-chas e lançaram-nas com arcos. Logo descobri-ram que esses tubos de pólvora poderiam lan-çar-se a si mesmos com a força produzida pelogás que escapava. Nascia o verdadeiro foguete.

A data registrada como da primeira vezem que um foguete foi usado é 1232. Nessaépoca, chineses e mongóis estavam em guerra.Durante a batalha de Kai-Keng, os chinesesexpulsaram os mongóis com uma barricada de“flechas de fogo voador”. Essas flechas de fogoeram uma forma simples de foguete a propulsão

Os foguetes atuais são resultado me-moráveis da engenhosidade humanaque têm suas raízes na Ciência e na

Tecnologia do passado. Eles são rebentos natu-rais de literalmente milhares de anos de experi-mentação e pesquisa sobre foguetes e propulsãopor foguetes.

Um dos primeiros dispositivos a aplicarcom sucesso os princípios essenciais do vôopor foguete foi um pássaro de madeira. Os es-critos de Aulus Gellius, um romano, contam ahistória de um grego chamado Arquitas quemorou na cidade de Tarentum, hoje parte do sulda Itália. Em algum ponto do ano 400 A.C.,Arquitas encantava e alegrava os cidadãos deTarentum fazendo um pombo de madeira voar.O escape de vapor impulsionava o pombo parafrente, suspenso por fios de arame. O pombousava o princípio da ação e reação, que só foiestabelecido como lei científica no século XVII.

Mecanismo inventado por Hero.


O lendário oficial chinês Wan Hu prende-se antesda “decolagem”.

sólida. Um tubo, tampado em uma extremidade,continha a pólvora. A outra extremidade eradeixada aberta e o tubo era preso a uma longavara. Quando a pólvora era acendida, a queimarápida da pólvora fazia o fogo liberar fumaça,e o gás escapava para fora produzindo um im-pulso. A vareta era usada apenas como sistemade direcionamento que mantinha o foguete noalvo ao voar pelo ar. A eficiência dessas fle-chas de fogo como armas de destruição paraguerra não é clara, mas seus efeitos psicológi-cos sobre os mongóis devem ter sido formidáveis.

Depois da batalha de Kai-Keng, osmongóis fabricaram seus próprios foguetes eforam os responsáveis pela disseminação datécnica dos foguetes pela Europa. Muitos regis-tros descrevem experimentos com foguetes du-rante os séculos XIII a XV. Na Inglaterra, ummonge chamado Roger Bacon trabalhou em for-mas mais aprimoradas de pólvora que aumen-tavam consideravelmente o alcance dos fogue-tes. Na França, Jean Froissart conseguiu maisprecisão nos vôos lançando foguetes através detubos. A idéia de Froissart foi a precursora dabazuca moderna. Joanes de Fontana, na Itália,projetou um torpedo impulsionado por fogueteque corria na superfície para incendiar naviosinimigos.

Em meados do século XVI, os foguetespassaram por uma época de desuso, como armade guerra, embora ainda fossem usados em exi-bições de fogos de artifício. Um fabricante de

fogos de artifício alemão, Johann Schmidlap,inventou o “foguete de passo”, um veículo commúltiplos estágios, para levantar fogos a altu-ras maiores. Um foguete maior (primeiro está-gio) carregava um foguete menor (segundo es-tágio). Quando o foguete maior se queimava, omenor continuava a uma altitude mais alta antesde iluminar o céu com suas cinzas brilhantes. Aidéia de Schmidlap é o fundamento de todos osfoguetes que hoje são lançados ao espaço.

Praticamente todas as utilidades dos fo-guetes até essa época resumiam-se à guerra oua exibições pirotécnicas, mas uma antiga lendachinesa relata o uso de foguetes como meio detransporte.

Com a ajuda de alguns assistentes, um ofi-cial chinês menos famoso, chamado Wan-Hu,montou uma cadeira voadora impulsionada porfoguete. Eram duas pipas presas a uma cadeira,e havia quarenta e sete foguetes de flecha defogo também fixados às pipas.

No dia programado para o vôo, Wan-Husentou-se na cadeira e deu o comando para queacendessem os foguetes. Quarenta e sete assis-tentes, todos com tochas, correram para acenderos foguetes. Um tremendo estrondo soou no ar,acompanhado por nuvens de fumaça. Quandoa fumaça se dissipou, Wan-Hu e sua cadeirahaviam desaparecido. Ninguém sabe o que lheaconteceu, mas, se essa história for verdadei-ra, Wan-Hu e sua cadeira, provavelmente, não

Torpedo de superfície.

Soldado chinês lança uma flecha de fogo.

Flechas de fogo dos chineses.


1 N. T.: de carregamento pela culatra.

sobreviveram à explosão. As flechas de fogotanto podiam voar como explodir.

A Fabricação de Foguetes torna-se umaCiência

Durante a segunda metade do século XVII,o grande cientista inglês Sir Isaac Newton(1642-1727) estabeleceu os fundamentos cien-tíficos para os foguetes modernos. Newton or-ganizou o conhecimento do movimento físico emtrês leis científicas. As leis explicam como osfoguetes funcionam e porque são capazes de fun-cionar no vácuo do espaço sideral. (veja Co-nhecimentos Básicos sobre Foguetes para ob-ter maiores informações sobre as Três Leis doMovimento de Newton, com início na página 20).

As leis de Newton logo começaram a terum impacto prático no projeto dos foguetes. Porvolta de 1720, um professor holandês, WillemGravesande, construiu carros em miniaturapropulsionados por jatos de vapor. Experiênciascom foguetes na Alemanha e na Rússia come-çaram a usar foguetes com massa acima de 45quilogramas. Alguns desses foguetes eram tãopotentes que as chamas de escape faziam bura-cos profundos no chão antes da decolagem.

Durante o final do século XVIII e iníciodo século XIX, os foguetes experimentaram umbreve renascimento como arma de guerra. O su-cesso das barricadas de foguetes feitas pelosíndios americanos contra os ingleses em 1792e, novamente, em 1799, chamaram a atenção doespecialista em artilharia, Coronel WilliamCongreve. Congreve começou a projetar fogue-tes para serem usados pelo exército inglês.

Os foguetes de Congreve tiveram um gran-de sucesso nas batalhas. Usados pelos naviosbritânicos para tomar o forte McHerny na guerrade 1812, eles inspiraram Francis Scott Key aescrever “O Brilho Vermelho dos Foguetes” emseu poema que mais tarde se tornou The Star-Spangled Banner.

Mesmo com o trabalho de Congreve, aprecisão dos foguetes ainda não tinha melhora-do muito em relação aos primeiros foguetes. Anatureza devastadora dos foguetes de guerra nãoestava relacionada à sua precisão de alvo ou àpotência, mas à sua quantidade. Durante um ata-que típico, milhares de foguetes podiam ser ati-

rados ao inimigo. No mundo todo, os pesquisa-dores de foguetes tentaram melhorar sua ponta-ria. Um inglês, William Hale, desenvolveu umatécnica chamada estabilização de giro em para-fuso. De acordo com esse método, os gases deexaustão, barrados por pequenos pás na parteinferior do foguete, faziam com que ele rodassede um modo mais parecido com o comporta-mento de uma bala em vôo. Muitos foguetes, ain-da hoje, usam variações desse princípio.

O uso de foguetes continuou a ter sucessonas batalhas por todo o continente europeu. En-tretanto, na guerra com a Prússia, as brigadasde foguetes da Áustria tiveram de enfrentar no-vos projetos de peças de artilharia. Canhões deretrocarga1 com canos de rifles e ogivas de com-bate eram armas muito mais poderosas do queos melhores foguetes. Mais uma vez, os exérci-tos relegaram os foguetes para uso em temposde paz.

Aparece o Foguete Moderno

Em 1898, um professor russo, KonstantinTsiolkovsky (1857-1935), propôs a idéia daexploração do espaço através de foguetes. Numrelatório publicado em 1903, Tsiolkovsky su-geriu o uso de combustíveis líquidos para con-seguir um alcance mais longo. Tsiolkovsky afir-mou que somente a velocidade de exaustão dosgases limitava a velocidade e o alcance de umfoguete. Por suas idéias, pesquisa cuidadosa egrande visão, Tsiolkovsky foi chamado de paida astronáutica moderna.

No início do século XX, um americano,Robert H. Goddard (1882-1945), conduziuexperimentos físicos com foguetes. Ele interes-sou-se pelo modo como se poderia atingir alti-tudes maiores do que eram possíveis com ba-lões mais leves que o ar. Ele publicou um pan-fleto em 1919 intitulado Um Método para Che-gar a Grandes Altitudes. Hoje, damos a essaanálise matemática o nome de foguete de sondameteorológica.

Nesse panfleto, Goddard chegou a váriasconclusões importantes para o desenvolvimen-to dos foguetes. Através de seus testes, ele afir-mou que um foguete consegue funcionar commaior eficiência no vácuo do que no ar.


Projetos de Foguete de Tsiolkovsky.

Foguete do Dr. Goddard de 1926.

Naquele tempo, a maioria das pessoas acredi-tava, erroneamente, que a presença do ar eranecessária para o foguete provocar uma forçacontrária. Um editorial do jornal New York Timesdaquele dia zombou da ausência, no trabalhode Goddard, da “física básica derramada diari-amente nas salas de aula do colegial.” Goddardtambém afirmou que os foguetes de múltiplosestágios ou de passo seriam a resposta para quese conseguisse atingir maiores altitudes e essaseria a única maneira de se atingir a velocidadenecessária para sair da área da força de gravi-dade da Terra.

Os primeiros experimentos de Goddardaconteceram com foguetes a combustível sóli-do. Em 1915, ele começou a experimentar ou-tros tipos de combustíveis sólidos e a medir asvelocidades de exaustão dos gases eliminados.

Enquanto trabalhava com foguetes a com-bustível sólido, Goddard convenceu-se de queseria melhor usar combustível líquido. Ninguém,até então, havia construído, com sucesso, umfoguete a combustível líquido. Foi uma tarefabem mais diferente do que construir foguetesmovidos a combustível sólido. Seriam neces-sários agora tanques de combustível e de oxi-gênio, turbinas e câmaras de combustão. Ape-sar das dificuldades, Goddard conseguiu o pri-meiro vôo bem-sucedido com foguete a com-bustível líquido no dia 16 de março de 1926.Abastecido com oxigênio líquido e gasolina, ofoguete voou por apenas dois segundos e meio,

subindo 12,5 metros e aterrissou a 56 metrosem uma plantação de repolhos. Para os padrõesatuais, o vôo não foi grande coisa, mas, como oprimeiro vôo do avião dos irmãos Wright em1903, o foguete a gasolina de Goddard foi opioneiro de uma nova era nos vôos de foguetes.

Os experimentos de Goddard com fogue-tes a combustível líquido continuaram por muitosanos. Seus foguetes foram aumentando de tama-nho e voando mais alto. Ele desenvolveu umsistema de controle de vôo e um compartimentode carga para instrumentos científicos. Sistemasde recuperação através de pára-quedas traziamos foguetes e os instrumentos de volta com se-gurança. Por suas conquistas, Goddard é cha-mado o pai do foguete moderno.

Um terceiro grande pioneiro do espaço,Hermann Oberth (1894-1989), da Alemanha,publicou um livro, em 1923, sobre as viagensde foguete ao espaço. Seus escritos são impor-tantes. Devido a eles, muitas pequenas associa-ções de cientistas especialistas em foguetesapareceram no mundo todo.

Ignição

Válvulas deagulha

Tubulação deoxigênio líquido

Haste comdobradiça

Escudo deexaustão

Queimador aálcool

Cilindro deoxigênio

Cano

Mangueiramóvel deignição

Cabo de puxar

Tanque degasolina

Válvula de retenção

Tubulação deoxigênio, gás sob

pressão

Válvulasde bóia de

cortiça

Tanque deoxigênio

líquido

Respiro de alíviode pressão

Tubulação degasolina

Motor dofoguete

Cabodepuxar


Na Alemanha, a formação de uma dessassociedades, a Verein fur Raumschiffarhrt (So-ciedade para Viagens Espaciais), levou os ale-mães ao desenvolvimento do foguete V-2, usa-do pelos alemães contra Londres na SegundaGuerra Mundial. Em 1937, engenheiros e cien-tistas alemães, incluindo Oberth, reuniram-se,em Peenemunde, na costa do mar Báltico. Ali,sob a diretoria de Wernher von Braun, enge-nheiros e cientistas construíram e lançaram omais avançado foguete até então.

O foguete V-2 (na Alemanha chamado deA-4) era pequeno em comparação com os fo-guetes atuais. Ele conseguiu um maior impulsodevido a uma mistura de oxigênio líquido e ál-cool a uma freqüência de cerca de uma tonela-da a cada sete segundos. Uma vez lançado, oV-2 foi uma arma formidável capaz de devastarquarteirões inteiros de uma cidade.

Felizmente, para Londres e para as for-ças aliadas, o V-2 apareceu muito tarde na guerrapara que pudesse mudar o resultado. Entretanto,no final da Guerra, os cientistas e engenheirosalemães dedicados à pesquisa de foguetes já ti-nham lançado os planos para mísseis avançadoscapazes de cruzar o Oceano Atlântico e aterrissar

O Dr. Robert H. Goddard ajusta a parte de cima da câmara decombustão de um foguete nessa fotografia tirada em 1940 emRoswell, Novo México.

nos Estados Unidos. Esses mísseis tinham umalcance bem grande, mas uma pequena capaci-dade para carga.

Com a queda da Alemanha, os aliados toma-ram posse de foguetes V-2 não utilizados e de seuscomponentes. Muitos dos cientistas alemães dessaárea foram para os Estados Unidos, outros, para aUnião Soviética. Os cientistas alemães, incluindoWernher von Braun, ficaram impressionados comos progressos conseguidos por Goddard.

Tanto os Estados Unidos quanto a UniãoSoviética reconheceram o potencial dos fogue-tes como arma militar e iniciaram uma varieda-de de programas experimentais. Primeiro, os

Míssil alemão V-2 (A-4).

Ogiva(Carga explosiva)

Controle giroscópicoautomático

Árvore de guia ereceptores decomando de rádio

Tanque paramistura deálcool e água

Tanque paraoxigêniolíquido

Tanque paracombustívelpropulsor da

turbina (peróxidode hidrogênio)

Turbo-bombado combustívelpropulsor

Vaporizador para ocombustível propulsorda turbina (acionador

da turbo-bomba docombustível propulsor)

Válvulaprincipal de

oxigênio

Escape devapor daturbina

Válvulaprincipal doálcool

Pá para arPá para jato

Motor dofoguete


tripulada, mas o veículo lançador, um fogueteAtlas com um estágio superior Able, falhou 45segundos após a decolagem quando a carga serasgou para longe do foguete. Os Russos tive-ram mais sucesso com a Luna 1, que voou pró-xima à Lua em janeiro de 1959. Mais tarde, nessemesmo ano, o programa Luna colocou uma son-da na Lua, tirando as primeiras fotografias dolado escuro. Entre 1958 e 1960, os Estados Uni-dos enviaram uma série de missões, as sondaslunares Pioneer, para fotografar e obter dadoscientíficos sobre a Lua. Essas sondas não tive-ram sucesso, na sua maioria, devido a falhasnos veículos de lançamento. Somente uma dasoito sondas conseguiu cumprir sua missão à Lua,embora várias sondas, posicionadas entre a Luae a Terra, tenham fornecido importantes infor-mações científicas sobre o número e a extensãodos anéis de radiação ao redor da Terra. OsEstados Unidos pareciam estar bem atrás daUnião Soviética na corrida espacial.

A cada lançamento, os vôos tripulados fi-cavam mais perto de tornarem-se realidade. Emabril de 1961, um russo chamado Yuri Gagarintornou-se o primeiro homem a permanecer naórbita da Terra. Menos de um mês depois, osEstados Unidos lançaram o primeiro norte-ame-ricano ao espaço, Allan Shepard. O vôo foi umasubida suborbital, e o retorno imediato à Terra.O foguete Redstone não tinha potência suficientepara colocar a cápsula Mercury em órbita. Ovôo durou apenas pouco mais de 15 minutos echegou a uma altitude de 187 quilômetros. AllanShepard experimentou cerca de 5 minutos demicrogravidade antes de voltar à Terra, retornono qual sentiu forças doze vezes maiores do quea força da gravidade. Vinte dias depois, embo-ra ainda tecnicamente atrás da União Soviética,o presidente John Kennedy anunciou o objetivode colocar um homem na Lua até o final da década.

Em fevereiro de 1962, John Glenn tornou-se o primeiro homem a orbitar a Terra em umapequena cápsula que só tinha lugar para ficarsentado. Lançado por um foguete Atlas mais po-tente, John Glenn ficou em órbita por quatro ho-ras e cinqüenta minutos antes de descer ao Oce-ano Atlântico. O programa Mercury teve um totalde seis lançamentos: dois suborbitais e quatroorbitais. Esses lançamentos demonstraram acapacidade de os Estados Unidos enviarem

Estados Unidos começaram um programa comfoguetes de sonda atmosférica de grande altitu-de, uma das primeiras idéias de Goddard. Maistarde, desenvolveram uma gama de mísseisbalísticos intercontinentais de médio e de lon-go alcance. Eles tornaram-se o ponto de partidado programa espacial norte-americano. Mísseiscomo o Redstone, o Atlas e o Titan, um dia,poderiam lançar astronautas ao espaço.

A 4 de outubro de 1957, a União Soviéti-ca impressionou o mundo com o lançamento deum satélite artificial à órbita da Terra. Chama-do Sputnik I, o satélite foi o primeiro sucessode uma corrida para o espaço entre duas super-potências. Menos de um mês depois, os sovié-ticos lançaram um satélite carregando uma ca-dela a bordo, a Laika. Ela sobreviveu no espa-ço sete dias antes de ser sacrificada antes dotérmino do suprimento de oxigênio.

Alguns meses depois do primeiro Sputnik,os Estados Unidos lançaram um satélitepróprio.O Exército norte-americano lançou oExplorer I em 31 de janeiro de 1958. Em outu-bro desse ano, os Estados Unidos organizaramformalmente o seu programa espacial, criandoa National Aeronautics and SpaceAdministration (NASA). A NASA tornou-seuma agência civil, com o objetivo da explora-ção pacífica do espaço para o bem de toda ahumanidade.

Logo, foguetes lançaram muitas pessoase equipamentos ao espaço. Astronautasorbitaram a Terra e aterrissaram na Lua. Navesrobóticas viajaram aos planetas. O espaço, derepente, abriu-se à exploração e à especulaçãocomercial. Os satélites permitiram aos cientis-tas investigar o nosso mundo, prever o clima ecomunicar-se instantaneamente com o mundotodo. A procura por veículos que pudessem le-var uma carga maior ao espaço criou a necessi-dade de desenvolver uma grande variedade defoguetes potentes e versáteis.

A exploração científica do espaço usan-do naves-robôs continuou em ritmo acelerado.Tanto a Rússia quanto os Estados Unidos inicia-ram programas para a exploração da Lua. Odesafio inicial era desenvolver uma tecnologiaque permitisse o envio de uma sonda à Lua.Nove meses depois do Explorer I os EstadosUnidos lançaram a primeira sonda lunar não-


foram capazes de identificar locais para a ater-rissagem dos módulos tripulados. Entretanto,existia um problema ainda significativo semsolução. A nave Surveyor era muito grande paraser lançada pelos foguetes existentes Atlas/Agena, portanto, um novo estágio superior dealta energia, chamado Centauro, foi desenvol-vido para substituir o Agena especificamentepara essa missão. O estágio superior doCentauro usava combustíveis eficientes de hi-drogênio e oxigênio que melhoravam drastica-mente seu desempenho, mas a baixa temperatu-ra das grandes altitudes e a sua natureza alta-mente explosiva apresentavam grandes desafi-os técnicos. Além disso, eles construíram os tan-ques do Centauro com aço inoxidável fino paraeconomizar o precioso peso. Era necessáriomanter a pressão moderada no tanque para queele não sofresse uma implosão. A construçãodo foguete estava melhorando a capacidade deos Estados Unidos explorarem a Lua.

A Gemini foi a segunda cápsula tripula-da a ser desenvolvida pelos Estados Unidos.Foi projetada para levar dois astronautas e foilançada com o maior veículo de lançamentoconstruído até então, o Titan II. O mandato dopresidente Kennedy desviou significativamentea missão Gemini de seu objetivo principal deexpandir a experiência no espaço, preparandoo país para uma aterrissagem tripulada na Lua.Ela abriu caminho para o programa Apollo, de-monstrando o encontro e acoplamento requeri-dos para que o módulo lunar pudesse voltar àTerra, a Atividade Extraveicular - EVA[Extraveicular Activity], necessária para a ex-ploração da superfície da Lua e muitos conser-tos de emergência, e, finalmente, a capacidadepara seres humanos sobreviverem e trabalha-rem durante uma missão lunar de oito dias. Oprograma Gemini lançou dez missões tripula-das em 1965 e 1966; oito vôos encontraram-see acoplaram com estágios não-tripulados em ór-bita da Terra e sete realizaram atividadesextraveiculares.

O lançamento de homens à Lua reque-ria veículos de lançamento bem maiores doque os existentes. Para conseguir esse obje-tivo, os Estados Unidos desenvolveram ofoguete Saturno. A cápsula da Apollo, oumódulo de comando, permitia uma tripulação

homens à órbita da Terra, permitiram a tripula-ção trabalhar no espaço, operar a nave e fazerobservações científicas.

Os Estados Unidos iniciaram, então, umprograma intenso, não-tripulado, visando darapoio à aterrissagem do homem na Lua. Trêsprojetos separados coletaram informações so-bre locais de aterrissagem e outros dados sobrea superfície da Lua e o ambiente ao seu redor.O primeiro foi a série Ranger, a primeira ten-tativa dos Estados Unidos para tirar fotos deperto da Lua. A nave tirou várias fotos em pretoe branco da Lua à medida que descia e se cho-cava com a superfície lunar. Embora a sérieRanger tenha fornecido muitos dados detalha-dos, os planejadores da futura missão Apolloqueriam dados mais abrangentes.

Fotografia bem próxima do solo da Lua tirada pelanave Ranger 9 momentos antes do impacto. Opequeno círculo à esquerda é o local de impacto.

Os dois programas lunares finais foramprojetados para trabalharem juntos. O LunarOrbiter forneceu um mapa bem minucioso dasuperfície da Lua. O Surveyor forneceu foto-grafias detalhadas e em cores da superfície daLua, bem como dados sobre os elementos dosedimento lunar e uma avaliação da capacida-de do sedimento agüentar o peso dos módulosde aterrissagem tripulados. Através da análisedos dois conjuntos de dados, os planejadores


Durante esse programa lunar tripulado, ve-ículos de lançamento não-tripulados lançarammuitos satélites para investigar nosso planeta,

de três astronautas. A cápsula levou os astro-nautas à órbita ao redor da Lua onde dois astro-nautas foram transferidos a um módulo lunar edesceram à superfície da Lua. Depois de com-pletar sua missão, a parte superior do módulolunar voltou à órbita e encontrou-se com a cáp-sula da Apollo. Os astronautas vindos da Luaretornaram novamente ao módulo de comandoe um módulo de serviço, com um motor, fez comque voltassem para a Terra. Depois de quatromissões tripuladas, o astronauta da Apollo 11,Neil Armstrong tornou-se o primeiro homem apisar na Lua. Os Estados Unidos voltaram à su-perfície da Lua mais cinco vezes antes que oprograma fosse encerrado. Depois do progra-ma lunar, o programa Apollo e o foguete Saturnolançaram o Skylab, a primeira estação espacialnorte-americana. Uma versão menor do veículolançador Saturno transportou a tripulação parao primeiro encontro espacial entre os EstadosUnidos e a União Soviética, a missão Apollo-Soyuz.

Uma visão de lente olho-de-peixe do foguete Saturno5 no momento exatamente após a ignição.

fazer previsão do tempo e para comunicar-seinstantaneamente com lugares diferentes do mun-do. Além disso, cientistas começaram a exploraroutros planetas. O Mariner 2 voou com suces-so por Vênus em 1962, tornando-se a primeirasonda a voar por perto de um outro planeta. Oprograma espacial interplanetário norte-ameri-cano decolou, então, com uma fabulosa sériede lançamentos bem-sucedidos. O programa jávisitou todos os planetas, menos Plutão.

Depois do programa Apollo, os EstadosUnidos começaram a concentrar-se no desen-volvimento de um sistema de lançamentoreutilizável, o Ônibus Espacial. Aceleradoressólidos e três motores principais na nave lan-çam o Ônibus Espacial. Os foguetes reutilizáveispermanecem no vôo pouco mais do que doisminutos e soltam-se em direção ao OceanoAtlântico onde caem segurados por pára-que-das e são resgatados por dois navios. O Ônibuse o tanque externo continuam subindo. Quandoos motores principais param de funcionar, o tan-que externo se solta do Ônibus, eventualmente,desintegrando-se na atmosfera. Um pequenoacionamento dos dois sistemas de manobrasorbitais muda a trajetória para orbitar numa al-titude entre 185 e 402 km da Terra. O ÔnibusEspacial tem uma capacidade de carga de apro-ximadamente 25.000 quilogramas, para que osmembros da tripulação possam realizar experi-mentos no ambiente de microgravidade.Osimpulsionadores do sistema de manobra são aci-onados para diminuir a velocidade da nave na horade entrar novamente na atmosfera, o que aquece oescudo de proteção térmica do Ônibus para cercade 816ºC. Na descida final do Ônibus Espacial,ele volta à Terra planando como um avião.

Desde os primórdios do seu descobrimen-to e experimentação, os foguetes evoluíram desimples dispositivos a pólvora para veículosgigantes capazes de viajar para o espaço, le-vando astronautas à Lua, lançando satélites paraexplorar nosso universo e capacitando-nos pararealizar experiências científicas a bordo doÔnibus Espacial. Sem dúvida os foguetes abri-ram o universo à exploração direta pela huma-nidade. Qual será o papel dos foguetes no futuro?

O objetivo do programa espacial dosEstados Unidos é expandir nossos horizontescom relação ao espaço, e depois abrir as fron-


teiras do espaço para a expansão humana in-ternacional e desenvolvimento comercial. Paraque isso aconteça, os foguetes precisam ficarmais viáveis em termos de custo e maisconfiáveis como meio de transporte para o espaço.

Equipamentos caros não podem serjogados fora toda vez que vamos ao espaço.É preciso continuar o esforço para uma maiorreutilização, o qual começou durante o progra-ma do Ônibus Espacial. Pode ser que a NASAdesenvolva aviões espaciais que decolem depistas, voem para a órbita e voltem aterrissan-do nessas mesmas pistas, com operação seme-lhante à dos aviões.

Para conseguir esse objetivo, estão atual-mente em desenvolvimento dois programas. Osprogramas X-33 e X-34 desenvolverão veículosreutilizáveis, os quais irão diminuir muito os

custos de se ir à órbita. O X-33 será um veículotripulado capaz de levar carga semelhante à doÔnibus Espacial. O X-34 será um pequeno veí-culo de lançamento não-tripulado capaz de lan-çar 905 quilogramas ao espaço e reduzir o custode lançamento para dois terços do custo atual.

O primeiro passo para a construção deveículos totalmente reutilizáveis já aconteceu.Um projeto chamado Delta Clipper está em fasede teste. O Delta Clipper é um veículo de deco-lagem vertical e aterrissagem suave. Ele de-monstrou capacidade para flutuar no espaço emanobrar sobre a Terra utilizando o mesmoequipamento. O programa usa a tecnologia exis-tente e minimiza os custos operacionais. Fogue-tes confiáveis e baratos são o segredo para acapacitação de homens e mulheres para real-mente lançarem-se ao espaço.

Três conceitos de veículos espaciais reutilizáveis do futuro sendoestudados pela NASA.


Um foguete é a forma mais simples de umacâmara contendo um gás sob pressão em

seu interior. Uma pequena abertura em uma dasextremidades da câmara permite que o gás es-cape, e, fazendo isso, fornece um empuxo quepropulsiona o foguete na direção oposta. Umbom exemplo para isso é uma bexiga. O ar den-tro da bexiga está comprimido pelas paredesde borracha da bexiga. O ar tende a ir para trásde modo que as forças de dentro e de fora seequilibram. Quando se solta a abertura, o ar es-capa por ela e a bexiga é impulsionada em sen-tido oposto ao do ar.

Quando pensamos em fo-guetes, raramente pensamosem bexigas. Ao contrário, nos-sa atenção é desviada para osgrandes veículos que carre-gam satélites para a órbita enaves espaciais à Lua e aoutros planetas. Entretan-

to, há uma forte semelhan-ça entre eles. A única dife-rença significativa é o modocomo o gás pressurizado é pro-duzido. No caso de foguetes espa-ciais, o gás é produzido pela queima decombustíveis que podem ser sólidos ou líqui-dos ou uma combinação dos dois.

Um fato interessante sobre o desenvolvi-mento histórico dos foguetes é que enquanto fo-guetes e dispositivos impulsionados por fogue-tes vêm sendo usados há mais de dois mil anos,somente nos últimos trezentos anos é que os ex-perimentos com foguetes receberam uma funda-mentação científica para que se entendesse como

Conhecimentos Básicos sobre Foguetes

funcionam.A ciência da construção de foguetes teve

início com a publicação de um livro em 1687do grande cientista inglês Sir Isaac Newton. Seulivro, intitulado Philosophiae Naturalis Prin-cipia Mathematica, descrevia os princípios fí-sicos da natureza. Hoje, o trabalho de Newtoné conhecido apenas como Principia.

No Principia, Newton estabeleceu três im-portantes princípios científicos que governamo movimento de todos os objetos, na Terra ouno espaço. Sabendo esses princípios, agora cha-mados de Leis do Movimento de Newton, os

construtores de foguetes torna-ram-se capazes de construir osmodernos foguetes gigantes doséculo XX, como o Saturno 5e o Ônibus Espacial. Aqui,em sua forma simples, asTrês Leis do Movimentode Newton:

1.Os objetos em repou-so ficarão em repousoe os objetos em movi-

mento ficarão em movi-mento em uma linha reta

a não ser que sejam atingi-dos por uma força desequi-

librada.

2.A força é igual à massa multi-plicada pela aceleração.

3. Para qualquer ação sempre há uma reação namesma direção e em sentido oposto.

Como explicaremos brevemente, as três leis sãoafirmações realmente simples sobre como ascoisas se movem. Mas, com elas, podemos fa-zer determinações precisas do desempenho defoguetes.

Pressão do ar externo

Pressão do ar interno

O ar se move O balão se move


A Primeira Lei de Newton

Essa lei do movimento é uma coisa óbvia,mas para saber o que ela significa é precisoentender os termos repouso, movimento e for-ça desequilibrada.

O repouso e o movimento podem ser en-tendidos como opostos entre si. O repouso é oestado de um objeto quando ele não está mu-dando de posição em relação aos objetos emsua volta. Se você estiver sentado em uma ca-deira, podemos dizer que você está em repou-so. Esse termo, entretanto, é relativo. A cadeiraem que você está sentado pode ser um dos mui-tos assentos de um avião que voa a alta veloci-dade. O importante é lembrar sempre que vocênão está se movendo em relação ao que estáperto de você. Se definíssemos repouso como atotal ausência de movimento, ele não existiriana natureza. Mesmo sentado em sua cadeira emcasa, você ainda estaria em movimento, porquesua cadeira, na realidade, está sobre a superfí-cie de um planeta que está girando na órbita deuma estrela. A estrela está movendo-se em umagaláxia em rotação que, por sua vez, está se mo-vendo pelo universo. Embora sentado “parado”você está se movendo a uma velocidade de cen-tenas de quilômetros por segundo.

O movimento também é um termo relati-vo. Toda a matéria no universo está em movi-mento o tempo todo, mas, na primeira lei, mo-vimento significa a mudança de posição em re-lação aos objetos próximos. Uma bola está emrepouso se estiver no gramado parada. A bolaestá em movimento se estiver rolando. Uma bolarolando muda de posição em relação ao que estáem sua volta. Quando você está sentado em umacadeira num avião, está em repouso, mas selevantar e andar no corredor estará em movimento.Um foguete subindo no lançamento sai de umestado de repouso para um estado de movimento.

O terceiro termo importante para enten-der essa lei é a força desequilibrada. Se vocêsegurar uma bola em sua mão e a mantiver pa-rada, a bola estará em repouso. Todo o tempoem que a bola estiver lá ela recebe forças. Aforça da gravidade está tentando puxá-la para ochão, enquanto que, ao mesmo tempo, sua mãoestá fazendo força para cima para manter a bolano mesmo lugar. As forças agindo na bola estão

equilibradas. Se deixar a bola cair, ou moversua mão para cima, as forças ficarão desequili-bradas. A bola sai, então, de um estado derepouso para um estado de movimento.

No vôo do foguete, as forças tornam-seequilibradas e desequilibradas todo o tempo.Um foguete na base de lançamento está equili-brado. A superfície da base o puxa para cimaenquanto a gravidade o puxa para baixo. Quan-do os motores são ligados, a força de empuxodo foguete desequilibra as forças e o foguetevai para cima. Mais tarde, quando o foguete fi-car sem combustível, a sua velocidade vai di-minuindo, ele pára no ponto mais alto de suatrajetória e cai de volta para a Terra.

Objetos no espaço também reagem a for-ças. Uma nave espacial viajando através do sis-tema solar está em movimento constante. A naveviajará em linha reta se as forças agindo sobreela estiverem equilibradas. Isso acontecesomente quando a nave está bem longe das for-ças da gravidade da Terra ou de outros planetase suas luas. Se a nave se aproximar de um cor-po muito grande no espaço, a gravidade desse

Gravidade

Levanta-mento

Bola em repouso


Ação

Reação

corpo irá desequilibrar as forças e curvar a tra-jetória da nave. Isso acontece, particularmente,quando um satélite é enviado por um fogueteem uma trajetória que é tangente à órbita de umplaneta. A força gravitacional desequilibradafaz com que o satélite mude de trajetória para aforma de um arco. O arco é uma combinação daqueda do satélite para dentro em direção ao cen-tro do planeta e seu movimento para frente.Quando essas forças chegam a um certo acor-do, o formato da trajetória do satélite fica exa-tamente igual à forma do corpo ao redor do qualestá viajando. Conseqüentemente, produz-se umaórbita. Como as forças gravitacionais mudamde acordo com a altura acima do planeta, cadaaltitude tem sua velocidade única que resultaem uma órbita circular. Obviamente, o controleda velocidade é extremamente importante paraa manutenção da órbita circular da nave espa-cial. A não ser que uma outra força, como oatrito com moléculas de gases na órbita ou omotor de um foguete na direção oposta, dimi-nua a velocidade da nave, ela ficará orbitandoo planeta para sempre.

A combinação do movimento de um satélite parafrente e a força da gravidade do planeta desviam osatélite e o colocam em uma órbita.

Movimento do Satélitepara a frente

Força para baixo dagravidade do planeta

Trajetóriaresultante

Agora que os três termos principais dessaprimeira lei foram explicados, é possívelreescrevê-la. Se um objeto, como um foguete, es-tiver em repouso, será necessária uma força de-sequilibrada para fazer com que se mova. Se oobjeto já estiver em movimento, será necessáriauma força para pará-lo ou mudar sua direção deuma trajetória reta, ou mudar sua velocidade.

A Terceira lei de Newton

Por enquanto, deixaremos de lado a segun-da lei de Newton e iremos diretamente para aterceira. Essa lei afirma que toda ação tem umareação na mesma direção e em sentido oposto.Se você alguma vez entrou em um pequeno barcoque não tenha sido adequadamente preso no píer,saberá exatamente o que isso significa.

Um foguete pode subir de uma base delançamento somente quando solta o gás de seumotor. O foguete empurra o gás, e o gás, por suavez, empurra o foguete. O processo todo é mui-to semelhante com andar de skate. Imagine queo skate e o skatista estão em repouso (não mo-vimento). O skatista pula para fora do skate. Naterceira lei, esse pulo é chamado de ação. Oskate responde a essa ação andando uma certadistância no sentido oposto. O movimento opos-to do skate é chamado de reação. Quando a dis-tância percorrida pelo skatista e o skate for com-paradas, parecerá que o skate teve uma reaçãomuito maior do que a ação do skatista. Não é ocaso.


A razão pela qual o skate andou mais éque ele tem uma massa menor do que a doskatista. Esse conceito será explicado mais tar-de na discussão da Segunda Lei.

Com foguetes, a ação é a liberação do gáspara fora do motor. A reação é o movimento dofoguete na direção oposta. Para que um foguetepossa sair da base de lançamento, a ação, ouempuxo do motor, tem de ser maior do que opeso do foguete. Enquanto está na base, o pesodo foguete está equilibrado pela força do chãoque o puxa contra ele. Pequena quantidade deempuxo resulta em menos força do chão paramantê-lo em equilíbrio. Somente quando oempuxo é maior do que o peso do foguete é quea força se torna desequilibrada e o foguete le-vanta. No espaço, quando a força desequilibra-da é usada para manter a órbita, mesmo peque-nos empuxos causam uma mudança na força de-sequilibrada e fazem o foguete mudar de velo-cidade ou de direção.

Uma das perguntas mais comuns sobrefoguetes é como eles funcionam no espaço, ondenão há ar contra o qual eles possam fazer força.A resposta a essa questão vem da Terceira Lei.Imagine o skate novamente. No chão, o únicopapel do ar no movimento do skatista e do skateé diminuir sua velocidade. O movimento no arcausa atrito, ou, como os cientistas falam, causaarrasto. O ar ao redor impede a ação-reação.

Como resultado, os foguetes, na verdade,funcionam melhor no espaço do que no ar. Àmedida que o gás de exaustão sai do motor dofoguete, ele tem de empurrar o ar que está emvolta; isso gasta um pouco da energia do fogue-te. No espaço, os gases de exaustão podem es-capar livremente.

A Segunda Lei de Newton

Essa lei do movimento é essencialmentea afirmação de uma equação matemática. As trêspartes da equação são massa (m), aceleração(a) e força (f). Usando as letras para simbolizarcada parte, a equação pode ser escrita da se-guinte forma:

f = ma

Lê-se a equação assim: a força é igual àmassa vezes a aceleração. Para explicar essalei, usaremos o velho exemplo do canhão.

Quando um canhão é disparado, uma ex-plosão impulsiona a bala para fora da abertura.Ela voa um ou dois quilômetros até seu alvo.Ao mesmo tempo, o canhão é empurrado paratrás cerca de um ou dois metros. Isso é a ação ea reação funcionando (Terceira Lei). A forçaque age no canhão e na bala é a mesma. O queacontece ao canhão e à bala é determinado pelaSegunda Lei. Veja as duas equações abaixo:

f = m(canhão) a (canhão)

f = m (bala) a (bala)

A primeira equação se refere ao canhão ea segunda, à bala. Na primeira equação, a mas-sa é o próprio canhão e a aceleração é o movi-mento do canhão. Na segunda equação, a mas-sa é a bala do canhão e a aceleração é seu mo-vimento. Como a força (pólvora que explode) éa mesma para as duas equações, as equaçõespodem ser combinadas e reescritas da seguinteforma:

m(canhão) a (canhão) = m (bala) a (bala)

Para manter os dois lados da equaçãoiguais, as acelerações variam de acordo com amassa. Em outras palavras, o canhão tem umamassa maior e uma aceleração menor. A balado canhão tem uma massa menor e uma acelera-ção maior.

Aplique esse princípio a um foguete. Subs-titua a massa da bala de canhão pela massa dosgases que estão sendo expelidos do motor dofoguete. Substitua a massa do canhão pela mas-sa do foguete que se move na direção oposta. Aforça é a pressão criada pela explosão contro-


lada que acontece dentro dos motores do fogue-te. Essa pressão acelera o gás para um lado e ofoguete para o outro.

Acontecem algumas coisas interessantescom os foguetes que não acontecem com o ca-nhão e a bala neste exemplo. Com o canhão e abala, o empuxo dura apenas um pequeno instan-te. O empuxo para o foguete continua enquantoos motores estiverem funcionando. Além disso,a massa do foguete muda durante o vôo. Suamassa é a soma de todas as suas partes. As par-tes do foguete incluem motor, tanques de com-bustíveis propulsores, carga, sistema de con-trole e aceleradores. Sem sombra de dúvida, amaior parte da massa é composta pelos com-bustíveis propulsores. Mas, essa quantidade demassa sempre muda à medida que o motor quei-ma combustível. Isso significa que a massa dofoguete está sempre diminuindo durante o vôo.Para que o lado esquerdo de nossa equação conti-nue equilibrado com o lado direito, a aceleraçãodo foguete tem de aumentar à medida que sua massadiminui. Por isso é que o foguete inicia sua traje-tória mais devagar e depois começa a acelerarmais quando está a caminho do espaço.

A Segunda Lei do Movimento de Newtoné especialmente útil quando se projetam fogue-tes eficientes. Para possibilitar a um foguete asubida para a órbita da Terra, é necessário con-seguir uma velocidade em excesso de 28.000

km/hora. Uma velocidade acima de 40.250 km/hora, chamada de velocidade de escape, per-mite a um foguete deixar a Terra e viajar para oespaço sideral. Manter as velocidades de vôorequer que o motor do foguete alcance a maiorforça de ação possível no menor intervalo detempo. Em outras palavras, o motor precisa quei-mar uma grande massa de combustível e em-purrar o gás resultante para fora do motor o maisrapidamente possível. As maneiras como se fazisso serão discutidas no próximo capítulo.

A Segunda Lei do Movimento de Newtonpode ser reescrita da seguinte forma: quanto mai-or a massa de combustível do foguete queimada,e quanto maior a velocidade de escape do gásproduzido, maior será o empuxo do foguete.

Juntando as Leis do Movimento de Newton

Deve ser exercida uma força desequili-brada para que um foguete suba de uma plata-forma de lançamento ou para que uma nave, noespaço, mude de velocidade ou de direção (Pri-meira Lei). A quantidade de empuxo (força) pro-duzida por um motor de foguete será determina-da pela razão pela qual a massa do combustíveldo foguete queima e a velocidade do gás queescapa do foguete (Segunda Lei). A reação, oumovimento, do foguete é igual e no sentido opos-to à ação, ou empuxo, do motor (Terceira Lei).


Os primeiros foguetes construídos,as flechas de fogo dos chineses, não eram

muito confiáveis. Muitos explodiam no lança-mento. Outros percorriam trajetórias errantes ecaíam no lugar errado. Ser um construtor de fo-guetes naquele tempo deveria ser emocionante,mas também muito perigoso.

Atualmente, os foguetes são bem maisconfiáveis. Eles percorrem trajetórias precisase são capazes de ser bem rápidos e escapar daforça gravitacional da Terra que os puxa parabaixo. Os foguetes modernos também são maiseficientes hoje em dia porque são conhecidosos princípios científicos que estão por trás daconstrução de foguetes. Nosso conhecimentolevou-nos a desenvolver uma grande variedadede materiais para foguetes e a descobrir novoscombustíveis que podem ser usados para deco-lagens com maior potência e para que as via-gens possam ser mais longas.

Motores e Combustíveis para Foguetes

A maioria dos foguetes atuais funcionacom combustíveis propulsores sólidos ou líqui-dos. As palavras combustíveis propulsores nãosignificam apenas combustível, como você po-deria pensar; significam tanto o combustívelquanto o seu oxidante. O combustível é o pro-duto químico que o foguete queima, mas paraque a queima aconteça, um oxidante (oxigênio)deve estar presente. Os motores a jato tiramoxigênio do meio ambiente para colocá-lo nosseus motores. Os foguetes não contam com esseluxo que têm os aviões a jato; eles devem levarconsigo o oxigênio para o espaço onde não há ar.

Os combustíveis propulsores sólidos, quesão secos ao contato, contêm tanto o combustí-vel quanto o oxidante combinados em um só pro-duto. Normalmente, o combustível é uma mistu-ra de compostos de hidrogênio e carbono, e ooxidante é feito de compostos de oxigênio. Oscombustíveis propulsores líquidos, que nor-malmente são gases resfriados até tornarem-selíquidos, são mantidos em tanques separados,um para o combustível e outro para o oxidante.

Construção de Foguetes na Prática

Apenas antes da ignição é que os dois são mis-turados no motor.

Um foguete de combustível propulsor só-lido tem o projeto mais simples de motor. Temum bico, uma carcaça, isolamento, combustívelpropulsor e um ignitor. A carcaça do motor énormalmente de metal fino revestida com isola-mento térmico para evitar que o combustívelpropulsor queime a parede de metal. O com-bustível propulsor fica também dentro de umacamada de isolamento térmico.

Muitos dos motores de combustível pro-pulsor sólido apresentam um canal central quepercorre o combustível propulsor. Motores semesse núcleo devem ser acionados na parte maisbaixa dos combustíveis propulsores e a queimase processa gradualmente de uma extremidadedo foguete à outra. Em ambos os casos, somen-te a superfície do combustível propulsor quei-ma. Entretanto, para que se consiga um maiorempuxo usa-se o canal central. Isso aumenta asuperfície dos combustíveis propulsores dispo-nível para queima. Os combustíveis propulso-res queimam de dentro para fora em uma velo-cidade muito maior, mandando massa para forado escapamento com uma freqüência e veloci-dade muito grandes. Isso resulta em um forteempuxo. Alguns canais de combustíveis propul-sores são feitos com um perfil em forma de es-trela para aumentar ainda mais as superfíciesde queima.

Para ignição de combustíveis propulso-res sólidos, muitos tipos de ignitores podem serusados. As flechas de fogo eram acendidas porfusíveis, mas, às vezes, acendiam muito rápidoe queimavam os foguetes. Um modo mais segu-ro e confiável para ignição usado atualmente éo que utiliza a eletricidade. Uma corrente elé-trica, trazida através de fios de uma certa dis-tância, aquece um arame especial dentro do fo-guete. O arame aumenta a temperatura do com-bustível propulsor que está em contato com eleao ponto de combustão.

Outros ignitores são mais avançados doque o arame aquecido. Alguns ficam dentro deum produto químico que entra em combustão


antes, e depois acende os combustíveis propul-sores. Ainda há outros, especialmente para fo-guetes maiores, que são motores de foguetes. Opequeno motor dentro do canal lança chamas egás quentes do topo do canal e acende toda aárea da superfície dos combustíveis propulso-res em uma fração de segundo.

O bocal de um motor de combustível pro-pulsor sólido é uma abertura na parte de baixodo foguete que permite que os gases expandi-dos escapem. A parte estreita do bocal é a gar-ganta. Imediatamente abaixo da garganta está ocone de exaustão.

O objetivo do bocal é aumentar a acele-ração dos gases à medida que deixam o foguetee, assim, melhorar ainda mais o empuxo. Elefaz isso diminuindo a abertura pela qual os ga-ses podem escapar. Para ver como isso funcio-na, você pode fazer uma experiência com umamangueira de jardim que tenha um bico paraproduzir jatos diferentes e jatos tipo chuveirinho.Esse tipo de bico não tem um cone de exaustão,mas não importa. O importante aqui é que o ta-manho da saída pode variar.

Inicie com a maior abertura possível. Vejaaté onde vai o jato de água e sinta a força daágua que sai. Agora reduza o diâmetro da aber-tura, e, novamente, observe a distância a que aágua chega e a força de saída. Os bocais defoguete funcionam da mesma maneira.

Como no caso da carcaça de um foguete,é necessário isolamento térmico do bocal paraprotegê-lo dos gases em alta temperatura. O iso-lamento convencional é do tipo que vai se des-fazendo à medida que os gases vão passando.Pequenos pedaços do material de isolamentovão quebrando devido à alta temperatura e vãosaindo juntamente com os gases. Ao saírem, le-vam o calor com eles.

O outro tipo mais conhecido de motor defoguete é o que utiliza combustíveis propulso-res líquidos, que podem ser bombeados ou ali-mentados ao motor por pressão. Esse motor ébem mais complicado, como é evidenciado pelofato de que os foguetes com combustíveis pro-pulsores sólidos terem sido usados por mais desetecentos anos antes que um foguete de com-bustível propulsor líquido fosse testado pela pri-meira vez. Os combustíveis propulsores líqui-dos possuem tanques de armazenagem separa-

dos - um para o combustível e outro para ooxidante. Eles também possuem uma câmara decombustão e um bocal.

Compartimento decarga

Ignitor

Carcaça (tubo docorpo do foguete)

Canal interno

Combustívelpropulsor (grãos)

Câmara decombustão

Aletas

GargantaBocal

O combustível de um foguete de combustívelpropulsor líquido é normalmente querosene ouhidrogênio líquido; o oxidante é normalmente ooxigênio. Eles são combinados dentro de umacavidade chamada de câmara de combustão.Nela, os combustíveis propulsores queimam-see causam aumento de temperatura e pressão, e ogás em expansão escapa através do bocal pelaparte de baixo do foguete. Para conseguir a maiorpotência dos combustíveis propulsores, eles

Foguete de combustíveis propulsores sólidos.


devem ser misturados da forma mais completapossível. Pequenos injetores (bicos) na partede cima da câmara de combustão esguicham emisturam os combustíveis propulsores ao mes-mo tempo. Como a câmara opera em altas tem-peraturas, os combustíveis propulsores preci-sam ser forçados para dentro. Os foguetes maismodernos com combustíveis propulsores líqui-dos utilizam bombas de turbinas com baixo pesoe muita potência para essa tarefa.

Com qualquer foguete, e especialmentecom os de combustíveis propulsores líquidos,o peso é um fator importante. Geralmente, quan-to mais pesado o foguete, mais empuxo será ne-cessário para tirá-lo do chão. Devido às bom-bas e às tubulações de combustível, os motorescom combustíveis propulsores líquidos são maispesados do que os motores com combustíveispropulsores sólidos.

Um método especialmente bom para re-duzir o peso dos motores com combustíveis pro-pulsores líquidos é confeccionar o cone do bo-cal com metais muito leves. Entretanto, os ga-ses extremamente quentes e em altíssima velo-cidade que passam por ali rapidamente derre-teriam o metal. Portanto, é necessário um siste-ma de resfriamento. Um sistema de resfriamentomuito eficiente, embora muito complexo, usadocom alguns motores de combustíveis propulso-res líquidos, utiliza a temperatura baixa do hi-drogênio líquido. O hidrogênio se liqüefaz quan-do resfriado a - 253ºC. Antes de injetar o hidro-gênio na câmara de combustão, ele circula atra-vés de pequenos tubos que circundam o cone deexaustão. Em uma visão em corte, a parede docone se parece com a beirada de papelão ondu-lado. O hidrogênio nos tubos absorve o exces-so de calor que entra nas paredes do cone eevita que ele derreta as paredes do cone. Issotambém torna o hidrogênio mais energético de-vido ao calor que ele absorve. Chamamos essetipo de sistema de resfriamento regenerativo.

Controle de Empuxo do Motor

O controle do empuxo de um motor é muitoimportante para o lançamento de cargas à órbi-ta. O empuxo por um intervalo de tempo curtodemais ou longo demais colocará um satélite naórbita errada. Isso pode fazer com que ele vápara muito longe onde já não possa ser útil oupode fazer com que ele caia de volta na Terra.O empuxo na direção errada ou no momento er-rado também resulta em situação semelhante.

Um computador, no sistema dedirecionamento do foguete, determina quandoesse empuxo é necessário e liga ou desliga omotor adequadamente. Os motores a combustí-vel líquido fazem isso apenas iniciando ou pa-rando o fluxo dos combustíveis propulsores na

Compartimentode carga

Oxidante

Combustível

Bombas

Injetores

Câmara deCombustão

Aletas

Bocal

Foguete de combustíveis propulsores líquidos.


câmara de combustão. Em vôos mais complica-dos, como para ir à Lua, os motores devem serligados e desligados várias vezes.

Alguns motores de propulsão a líquidocontrolam a quantidade de empuxo variando aquantidade de combustíveis propulsores queentra na câmara de combustão. Normalmente, oempuxo do motor varia com o objetivo de con-trolar a aceleração experimentada pelos astro-nautas ou para limitar as forças aerodinâmicassobre um veículo.

Os foguetes com combustíveis propulso-res sólidos não são tão fáceis de controlar comoos de combustíveis propulsores líquidos. Umavez iniciada a queima, queimarão até que aca-bem. É difícil parar a queima ou diminuir a suavelocidade. Algumas vezes são construídos ex-tintores de incêndio dentro do motor para pararum foguete durante o vôo. Mas seu uso é umprocedimento muito delicado e nem sempre fun-ciona. Alguns motores a combustível sólido pos-suem aberturas nas laterais que podem ser libe-radas por controle remoto para diminuir a pres-são na câmara e acabar com o empuxo.

A freqüência de queima dos combustíveispropulsores sólidos é planejada cuidadosamenteantes do vôo. O canal que percorre os combus-tíveis propulsores no sentido do comprimentopode ser feito em formato de estrela. A princí-pio, há uma grande superfície disponível paraqueima, mas, à medida que as pontas da estrelase consomem, a área de superfície diminui. Porum tempo, queima-se menos combustível pro-pulsor, e isso reduz o empuxo. O Ônibus Espa-cial usa essa técnica para reduzir as vibraçõesdo início de seu vôo em órbita.

Observação: Embora a maioria dos fo-guetes utilizados pelos governos e organizaçõesde pesquisa sejam muito confiáveis, ainda háum grande perigo associado à construção e aoacionamento de foguetes. Pessoas interessadasnessa área nunca devem tentar construir seuspróprios foguetes. Mesmo os motores mais sim-ples são muito complexos. A força de explosãoda carcaça, a densidade de compactação docombustível propulsor, o projeto do bocal e aquímica do combustível propulsor são proble-mas de projeto além do domínio da maioria dosamadores. Muitos motores de foguetesconstruídos em casa explodiram nas mãos dos

construtores, ocasionando trágicas conseqüências.

Sistemas de Controle e Estabilidade

A construção de um motor de foguete efi-ciente é apenas parte do problema da produçãode um foguete de sucesso. O foguete tambémtem de ser estável no vôo. Um foguete estável éaquele que voa suavemente, em direção unifor-me. O foguete instável voa em uma trajetóriaerrante, às vezes capotando ou mudando de di-reção. Os foguetes instáveis são perigosos por-que não é possível prever onde irão. Eles po-dem acabar virando para baixo e caindo sobrea plataforma de lançamento.

A construção de um foguete estável re-quer alguma forma de sistema de controle. Oscontroles podem ser ativos ou passivos. A di-ferença entre eles será discutida adiante. É im-portante entender, primeiro, o que torna um fo-guete estável ou instável.

Toda matéria, sem importar seu tamanho,massa ou forma, tem um ponto interno chamadocentro da massa (CM) ou centro de gravidade.Esse centro da massa é o ponto exato em quetoda a massa desse objeto está perfeitamenteequilibrada. Você pode encontrar o centro damassa de um objeto como uma régua, por exem-plo, equilibrando-a sobre seu dedo. Se o mate-rial usado para a fabricação da régua for uni-forme em espessura e densidade, o centro damassa deverá ser exatamente no meio da régua.Se a régua for de madeira e martelarmos umprego pesado em uma de suas extremidades, ocentro da massa não será mais no meio. O pon-to de equilíbrio ficará mais próximo da extre-midade onde foi colocado o prego.

O centro da massa é importante nos vôosde foguetes porque é ao redor desse ponto queum foguete instável capota. Na verdade, qual-quer objeto em vôo tende a rodar. Experimentelançar no ar uma vareta, e verá que ela gira vá-rias vezes. Lance uma bola no ar e ela tambémirá girar. O ato de girar ou rodar é um modo detornar-se estável no vôo. Um disco de brinque-do (“frisbee”) irá onde você quer, dependendoda força com que você o girar. Experimente lan-çar um “frisbee” sem girar. Se conseguir, veráque ele percorrerá uma trajetória errante e cairámuito longe do lugar que você tinha como alvo.


Em vôo, o giro ou o movimento rotatórioacontece ao redor de um ou mais de três eixos.Eles são chamados rolamento longitudinal,(“roll”), inclinação vertical, (“pitch”), ou gui-nada lateral (“yaw”). O ponto em que os trêseixos se encontram é o centro da massa. Para ovôo do foguete os eixos de inclinação verti-cal e guinada lateral são os mais importantesporque qualquer movimento ao redor de um des-ses eixos faz o foguete mudar de direção. O eixode rolamento longitudinal é o menos importanteporque o movimento ao redor desse eixo nãoafeta a trajetória do vôo. Na verdade, o movi-mento de rolamento ajuda a estabilizar o fogue-te do mesmo modo com que uma bola de futebolamericano chega no lugar certo, de modo está-vel, porque é lançada girando. Embora uma bolamalpassada ainda chegue no lugar, um fogueteque capota não chegará. A energia da ação-rea-ção de um passe de futebol será gasta pelolançador no momento em que ele lança a bola.Com foguetes o empuxo do motor ainda está sen-do produzido enquanto o foguete está em vôo.

Movimentos instáveis nos eixos de inclinaçãovertical e guinada lateral farão com que o fo-guete deixe a trajetória planejada. Para evitarque isso aconteça, é necessário um sistema decontrole para evitar, ou pelo menos minimizar,os movimentos instáveis.

Além do centro da massa, há um outrocentro importante dentro do foguete que afeta ovôo. É o centro de pressão (CP). O centro depressão existe somente quando o ar está pas-sando pelo foguete em movimento. Esse fluxode ar, esfregando-se ou fazendo força contráriaà superfície do foguete, pode causar o início domovimento ao redor de um dos três eixos. Pen-se por um momento em uma seta meteorológica.Trata-se de uma seta de metal colocada no altodo telhado para dizer a direção do vento. A setaé presa a uma haste vertical que funciona comoum ponto pivô. A seta é equilibrada para que ocentro da massa fique exatamente no ponto emque toca o pivô. Quando o vento sopra, a setagira e a ponta da seta aponta para o lugar deonde o vento está vindo. O rabo da seta apontapara onde o vento está indo.

A razão pela qual a ponta da seta apontapara o lugar de onde o vento está vindo é que orabo possui uma superfície maior do que a pon-ta. O ar em movimento bate com maior força norabo do que na ponta, e, portanto, o rabo é em-purrado para mais longe. Há um ponto da setaem que a área da superfície é a mesma de umlado e do outro. Esse ponto é chamado decentro de pressão. O centro de pressão não estáno mesmo lugar do centro da massa. Se estives-se, nenhuma extremidade da seta seriafavorecida pelo vento e ela não apontaria paralugar nenhum. O centro de pressão está entre ocentro da massa e o rabo da seta. Isso significaque o rabo tem área de superfície maior do quea área da ponta.

É importante que o centro de pressão deum foguete esteja mais perto do rabo e o centroda massa mais perto do nariz. Se estivessem nomesmo lugar ou muito próximos um do outro, ofoguete apresentaria um vôo instável. O foguetetentaria girar sobre si mesmo ao redor do cen-tro da massa nos eixos de inclinação vertical eguinada lateral, produzindo uma situação muitoperigosa. Com o centro de pressão no lugar cor-reto, o foguete permanecerá estável.

Centro da massaCentro da pressão

Roll

Picth

Yaw

Rolamentolongitudinal

Inclinaçãovertical

Guinadalateral


Os sistemas de controle para foguetes têmcomo objetivo manter o foguete estável em seuvôo e direcioná-lo. Pequenos foguetes reque-rem apenas um sistema de controle de estabili-zação. Foguetes maiores, como os que lançamsatélites em órbita, requerem um sistema quenão só o estabilize, mas que também dê a ele acapacidade de mudar de curso em pleno vôo.

Os controles dos foguetes podem ser ati-vos ou passivos. Controles passivos são dis-positivos fixos que mantêm os foguetes estabi-lizados pela sua presença na parte externa dofoguete. Os controles ativos podem ser movi-mentados enquanto o foguete está voando paraestabilizá-lo ou mudá-lo de direção.

O tipo mais simples de controle passivoé uma vareta. As flechas de fogo dos chineseseram foguetes simples montados nas pontas devaretas. A vareta mantém o centro de pressãoatrás do centro da massa. Apesar disso, as fle-chas de fogo não eram muito precisas. Antes deo centro de pressão conseguir ter efeito, o artinha de passar pelo foguete. Enquanto aindaestavam no solo, as flechas poderiam desviar-se e sair voando para o lado errado.

Anos mais tarde, a precisão das flechasde fogo foi melhorada consideravelmente com

a montagem delas em uma canaleta direcionadacorretamente. A canaleta guiava as flechas nadireção correta até que estivessem bem rápidaspara se estabilizarem sozinhas.

Como será explicado no próximo item, opeso do foguete é um fator crucial no seu de-sempenho e alcance. A vareta da flecha de fogoacrescentou muito peso morto ao foguete e, por-tanto, limitou seu alcance consideravelmente.

Uma melhoria importante na construçãode foguetes foi a substituição das varetas poragrupamentos de aletas de pouco peso monta-das ao redor da parte inferior e perto do bocal.As aletas poderiam ser fabricadas em materialleve e poderiam ser bem finas. Elas deram aosfoguetes a aparência de dardos. A área de su-perfície grande das aletas mantinha facilmenteo centro de pressão atrás do centro de massa.Alguns experimentadores entortavam a ponta dasaletas como em um cata-vento para conseguir ogiro do foguete mais rapidamente. Com essasaletas entortadas, os foguetes tornaram-se mui-to mais estáveis no vôo. Mas, esse projeto tam-bém produzia mais arrasto e limitava o alcan-ce dos foguetes.

Com o início da era moderna da constru-ção dos foguetes no século XX, foram procura-das novas maneiras de melhorar a estabilidadedos foguetes e, ao mesmo tempo, reduzir seupeso total. A resposta para isso foi o desenvol-vimento dos controles ativos. Os sistemas decontrole ativo incluíram pás, aletas basculan-tes, canards, bocais universais, foguetes devernier, injeção de combustível e foguetes decontrole de atitude. As aletas basculantes e oscanards têm aparência bem semelhante. A úni-ca diferença real entre eles é sua localizaçãonos foguetes. Os canards são montados na par-te da frente do foguete, enquanto as aletas bas-culantes são montadas na parte de trás. No vôo,as aletas e os canards mudam de posição comolemes para desviar o fluxo de ar e fazer comque o foguete mude de direção. Os sensores demovimento no foguete detectam alteração dedireção não-planejada, e podem ser feitas ascorreções de vôo através da leve inclinação dasaletas e dos canards. A vantagem desses doisdispositivos é seu tamanho e peso. São meno-res e mais leves e produzem menos atrito doque as aletas grandes.

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Aletas Móveis


Outros sistemas de controle ativo podemeliminar as aletas e os canards. Através da incli-nação do ângulo pelo qual o gás deixa o motordo foguete pode fazer com que mude de direçãodurante o vôo. Podem ser usadas diversas téc-nicas para modificar a direção do escape.

As pás são pequenos dispositivos pare-cidos com as aletas que são colocados dentrodo escapamento do motor de um foguete. A in-clinação das pás desvia o escape e, pelo prin-cípio da ação e reação, o foguete respondeapontando para a direção oposta.

Um outro método para alterar a direçãodo gás de escape é a inclinação do bocal. Umbocal tipo junta universal é aquele capaz demudar de posição enquanto os gases passam porele. Modificando a orientação do bocal na di-reção correta, conseguimos que o foguete mudede direção como resposta.

Foguetes de Vernier também podem serusados para mudar a direção. Eles são peque-nos foguetes montados na parte de fora do mo-tor principal. Quando necessário, são aciona-dos, produzindo a alteração de curso desejada.

No espaço, o mero girar do foguete aolongo do eixo de rolamento ou o uso de contro-les ativos envolvendo o escape do motor podeestabilizar ou mudar a direção de um foguete.

Sem ar, aletas e canards não têm serventia. (Fil-mes de ficção científica mostrando foguetes noespaço com asas e aletas demonstram ser maisficção do que científicos.) Ao voar pelo espa-ço, os controles ativos mais normalmente usa-dos são foguetes de controle de atitude. Peque-nos grupos de motores são montados ao redordo veículo. Acionando a combinação corretadesses pequenos foguetes, o veículo pode serdirecionado para qualquer curso. Desde queorientado corretamente, os motores principaiso levam para a nova direção.

Massa

A massa é outro fator importante que afe-ta o desempenho de um foguete. A massa de umfoguete pode fazer a diferença entre um vôo bemsucedido e apenas uma voltinha perto da plata-forma de lançamento. Como um dos princípiosbásicos dos vôos de foguetes, podemos dizerque para que um foguete saia do chão, o motordeverá produzir um empuxo que seja maior doque a massa total do veículo. É óbvio que umfoguete com uma grande quantidade de massadesnecessária não será tão eficiente quanto umfoguete bem enxuto levando apenas o essencial.

Para um foguete ideal, a massa total doveículo deve estar distribuída de acordo com aseguinte fórmula:

Da massa total, 91 por cento devem ser decombustíveis propulsores; 3 por cento devem serdos tanques, motores, aletas etc.; e 6 por centopodem ser ocupados pela carga.

As cargas podem ser satélites, astronau-tas ou naves espaciais que viajarão a outros pla-netas ou luas.

Para determinar a eficiência do projetode um foguete, os construtores usam o termo fra-ção de massa (FM). A massa dos combustíveispropulsores do foguete dividida pela massa to-tal do foguete dá a fração da massa:

FM = massa dos combustíveis propulsoresMassa total

A fração de massa ideal de um foguetedada acima é 0,91. Da fórmula da fração damassa podemos pensar que uma fração de mas-sa de 1,0 pode estar perfeita, mas, então, o

O fogu

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ão

O foguete

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direção

Bocal tipo juntauniversal


foguete todo não seria mais do que um monte decombustível propulsor que acenderia numaimensa bola de fogo. Quanto maior o númerodado na fórmula de fração de massa, menor acarga que o foguete poderá levar; quanto menora fração de massa, menor seu alcance. Um nú-mero de fração de massa de 0,91 é um bomequilíbrio entre a capacidade de carga e o al-cance. O Ônibus Espacial tem uma FM de apro-ximadamente 0,82. A FM varia de acordo comas diferentes cargas de cada missão.

Grandes foguetes capazes de levar naves aoespaço têm sérios problemas de peso. Para che-gar ao espaço e a velocidades orbitais adequadasé necessária uma grande quantidade de combustí-veis propulsores; portanto, os tanques, os moto-res e o equipamento a eles associados ficam tam-bém maiores. Até um certo ponto, os foguetesmaiores podem carregar mais carga do que os fo-

guetes menores, mas quando ficam muito grandes,sua estrutura os faz ficarem tão pesados que a FMfica reduzida a um valor impossível.

A solução para o problema de os fogue-tes gigantes pesarem muito pode ser atribuídaao fabricante de fogos de artifício do séculoXVI, Johann Schmidlap. Schmidlap acoplou pe-quenos foguetes aos foguetes grandes. Quandoo foguete grande apagava, a carcaça dele caía eos outros foguetes acionavam. (O Ônibus Espa-cial segue o princípio do foguete de estágio, sol-tando os seus aceleradores sólidos e o tanqueexterno quando acaba o combustível contido ne-les.) Os foguetes usados por Schmidlap foramchamados de foguetes de estágios. Hoje, essatécnica de construção de foguetes é chamada detécnica dos estágios. Graças aos estágios, tor-nou-se possível chegar, não só ao espaço maislongínquo, como também à Lua e a outros planetas.

Foguete Saturno 5 sendo transportado à torre de lançamento.


Álbum de Família dos Veículos Lançadores

As fotografias nas páginas que se seguemservem como um “álbum de família”

parcial dos veículos de lançamento da NASA.A NASA não desenvolveu todos os foguetesmostrados, mas aplicou cada um deles em seuobjetivo de “explorar a atmosfera e o espaçocom propósitos pacíficos para o bem de todos.”O álbum contém foguetes históricos, aqueles emuso, atualmente, e os projetos conceituais quepodem ser usados no futuro. Estão organizadosem três grupos: foguetes para o lançamento desatélites e sondas espaciais, foguetes para o lan-çamento de astronautas ao espaço e conceitosde veículos para uso no futuro.

O álbum conta a história de quase 40 anosde transportes espaciais pela NASA. Os fogue-tes sondaram as camadas mais altas da atmos-fera da Terra, levaram naves à órbita da Terra eenviaram naves ao sistema solar e além dele.Os primeiros foguetes usados pela NASA, comoo Redstone e o Atlas, começaram como mísseisbalísticos intercontinentais. Os cientistas e en-

genheiros da NASA os consideraram ideaispara levar equipamento e seres humanos aoespaço. À medida que as necessidades de vo-lume de carga aumentaram, a NASA começou amodificar os projetos de seus próprios foguetese a construir estágios superiores para usar comos foguetes existentes. O envio de astronautas àLua exigiu um foguete maior do que o fogueteque levava um pequeno satélite à órbita da Terra.

Atualmente, o único veículo da NASA usa-do para levar astronautas ao espaço é o ÔnibusEspacial. Projetado para ser reutilizável, seus fo-guetes aceleradores sólidos possuem sistemas derecuperação através de pára-quedas. O Ônibus éuma nave com asas que volta para a Terra comoum avião. O tanque externo é a única parte do ve-ículo que tem de ser substituída após cada missão.

Os veículos de lançamento do futuro conti-nuarão a se servir da experiência do passado. Tor-nar-se-ão mais versáteis e mais baratos para ope-rarem à medida que novas tecnologias estejamdisponíveis.


A maioria dos desenvolvimentos mais importantes sobre foguetes aconteceu no século XX. Depois de 1958,todos os desenvolvimentos estão relacionados às missões da NASA ao espaço. Informamos aqui os anos emque um determinado sistema de foguete voou pela primeira vez. Informações adicionais sobre esses eventospodem ser encontradas neste Manual, nas páginas indicadas entre parênteses.

Linha do Tempo dos Foguetes

Foguete de combustível propulsor líquido - 1926 (p.14)

Foguete V2 - 1944 (p.15)

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Engenheiros preparam o foguete Júpiter-C quelevou o Explorer 1 ao espaço no dia 31 de janeirode 1958.

Um dos foguetes mais bem-sucedidos da NASA é oDelta. O Delta pode ser configurado em umavariedade de formas para mudar seu desempenhode acordo com a missão. É capaz de levar mais de5.000 quilogramas a uma altura de 185 quilômetrosou 1.180 quilogramas à órbita geossincrônica como acoplamento de um estágio acelerador. Este Deltalevou o satélite de comunicação Galaxy-C ao espaçono dia 21 de setembro de 1984.

Foguetes para Lançamento de Satélites e Sondas Espaciais

O foguete Scout da NASA é um fogueteacelerador sólido de quatro estágios que podelançar pequenos satélites à órbita da Terra. OScout tem uma capacidade de carga de cercade 140 quilogramas e pode atingir uma alturade 185 quilômetros na órbita da Terra. A NASAusou o Scout por mais de 30 anos. Estelançamento de 1965 levou o satélite científicoExplorer 27.


Um foguete Titan III Centaur carregou o Voyager 1, aprimeira nave interplanetária a voar a Júpiter e Saturno,ao espaço no dia 5 de setembro de 1975. Esse Titan, ummíssil da Força Aérea Norte-americana, combinado como estágio superior Centaur da NASA e dois aceleradoresmontados nas laterais, ofereceu o empuxo necessáriopara o lançamento do Voyager.

O Pegasus no ar em direção à órbita da Terra, depois de seu lançamento por um avião B-52 da NASA. Ofoguete, construído pela Orbital Sciences Corporation e pela Hercules Aerospace Company, é uma soluçãoeconômica para levar pequenos satélites à órbita da Terra. Este lançamento aconteceu no dia 5 de abril de1990.


Foguetes para Levar Astronautas ao Espaço

Allan Shepard tornou-se o primeiro astronautanorte-americano a ser levado ao espaço no dia 5de Maio de 1961. Shepard viajou numa cápsulaMercury no topo de um foguete Redstone.

Um veículo de lançamento Atlas, com uma cápsulaespacial Mercury no topo, passou por um testeestático para verificação dos sistemas de motoresantes de seu lançamento. A combinaçãoMercury/Atlas lançou quatro missões orbitaisMercury, incluindo a do primeiro vôo orbital deum astronauta norte-americano, John Glenn.


Virgil I. Grissom e John W. Young viajaram àórbita da Terra em uma nave Gemini montadana parte superior de um foguete Titan. A navechegou a uma órbita que variou de 161 a 225quilômetros no dia 23 de março de 1965.

Usado para levar a nave Apollo à órbita da Terrao Saturno 1B com quase 70 metros de alturacarrega a tripulação da Apollo 7 no dia 11 deoutubro de 1968. Os foguetes Saturno 1Btambém levaram as tripulações do Skylab (1973-74) e das missões Apollo/Soyuz (1975).


O foguete de 111 metros de altura, Saturno5, carregou a tripulação da Apollo 11 àLua.

Usando um foguete Saturno 5modificado, a NASA enviou aEstação Espacial Skylab (de90.600 quilogramas) à órbita daTerra no dia 14 de março de 1973.A estação espacial substituiu oterceiro estágio do Saturno 5.


Atualmente, os astronautas da NASA são enviados ao espaço a bordo do ÔnibusEspacial. O Ônibus consiste em uma nave que sobe ao espaço como um foguete,viaja na órbita da Terra, volta e aterrissa como um avião. Dois foguetes aceleradoressólidos recuperáveis oferecem o empuxo adicional, e um tanque descartável carregaos propulsores para os motores principais da nave. Este foi o lançamento do STS-53 no dia 2 de dezembro de 1992.


Os veículos lançadores nesta página e na próxima são idéias de veículos reutilizáveis para o futuro. Amaioria é uma variação do Ônibus Espacial com asas.

Conceitos para Veículos do Futuro

O Veículo Delta Clipper experimental (DC-X), originalmente desenvolvido pelo Departamento deDefesa, decola no White Sands Missile Range no Novo México. A NASA assumiu o papel degerenciar o desenvolvimento adicional do veículo. O DC-X decola e aterrissa verticalmente. ANASA espera que esse veículo possa levar a um sistema de lançamento mais econômico. ODelta Clipper foi renomeado recentemente de “Clipper Graham” em homenagem ao falecidopioneiro dos vôos espaciais, Tenente General Daniel O. Graham.


Parece um Ônibus Espacial, mas essenovo conceito de veículo delançamento também é um foguete deum só estágio.

O X-34 é um conceito de aceleradorreutilizável que pode levar a veículos maioresno futuro. Esse foguete pode ser lançado deum avião para levar uma carga ao espaço.

A NASA escolheu este conceitopara substituir a frota de ÔnibusEspaciais no século XXI. O X-33 será um veículo de um sóestágio no qual o veículo todo élevado ao espaço e volta à Terraintacto.


Matriz de AtividadesPadrões Curriculares e Habilidades

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Corrida de ComprimidoEfervescentes (Antiácido)

Foguetes de Papel

O Carro de Newton

Balão com Estágios

Foguete como Meio deTransporte

Rastreamento de Altitude

Lançador de Foguete deGarrafa

Foguete de Garrafa

Projeto X-35

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3-2-1 Fogo!


Foguetes de Papel

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Lançador de Foguete deGarrafa

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Projeto X-35


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3-2-1 Fogo!


Foguetes de Papel

O Carro de Newton




Lançador de Foguete de Garrafa

Foguete de Garrafa

Projeto X-35


Padrões de Ciências:Ciência como QuestionamentoCiências Físicas - Posição e movimento dosobjetosUnificação de Conceitos e Processos -Mudança, constância e medidasCiência e Tecnologia - Conhecimento daCiência e da Tecnologia

Habilidades do Processo Científico:ObservaçãoComunicaçãoMedidaColeta de DadosInferênciaPrevisãoConstrução de ModelosInterpretação de DadosConfecção de GráficosTrabalho com HipótesesControle de VariáveisCapacidade de Definição OperacionalInvestigação

Padrões de Matemática:Computação e EstimativaComputação de Números InteirosMedidaEstatísticaProbabilidade

Gerenciamento:Esta atividade funciona melhor em pequenosgrupos de dois ou três alunos. Reserve aproxi-

madamente 40 a 45 minutos para que os alunoscompletem a atividade. A atividade está divi-dida em duas partes. Na primeira parte, um dosalunos constrói o motor e o testa. A segundaparte enfoca as variáveis que afetam a ação domotor. O experimento enfatiza a previsão, a co-leta de dados, a análise dos resultados. Lem-bre-se de reciclar as latas de refrigerante apósa atividade.

Informação de Referência:Hero de Alexandria inventou o molinete de Herono século I A.C. Seu motor operava devido àforça propulsora gerada pelo escape de vapor.Uma caldeira produzia o vapor que saía parafora através de tubos em forma de L torcidos noformato de um cata-vento. O escape do vaporproduzia uma força de ação-reação que fazia aesfera girar na direção oposta. O molinete deHero é uma demonstração excelente da Tercei-ra Lei do Movimento de Newton. (Veja página

Parte UmMATERIAIS E FERRAMENTAS

� Lata de refrigerante vazia com o lacre (umapara cada grupo de alunos);

� Prego comum - um para cada grupo dealunos;

� Linha de pesca de nylon (fina);� Balde ou bacia de água - várias para a

classe toda;� Toalhas de papel para limpeza;� Metro de madeira;� Tesoura para cortar o fio de nylon.

Informações para o Professor

Motor de Hero de Lata de Refrigerante

Objetivos:� Demonstrar a Terceira Lei do Movimento de Newton usando

a força da queda d’água para fazer uma lata de refrigerantegirar.

� Experimentar diferentes maneiras de aumentar a velocida-de de giro da lata.

Descrição:Uma lata de refrigerante suspensa por um barbante roda coma força criada pelos fios de água que saem de orifícios pertodo fundo da lata.


11 para maiores informações sobre o motor deHero e páginas 22-23 para obter maiores deta-lhes sobre a Terceira Lei do Movimento deNewton). Esta atividade substitui a ação pro-duzida pela força do vapor do motor de Heropela queda d’água.

Parte Um:Fabricação do Motor de Hero com Lata deRefrigerante:

1. Distribua as folhas dos alunos, uma lata derefrigerante e um prego médio comum paracada grupo de alunos. Diga aos alunos quevocê demostrará o procedimento para fazero motor de Hero.

2. Coloque a lata deitada e use o prego paraperfurar um único furo na lateral perto do fun-do da lata. Antes de remover o prego, pres-sione o prego para um dos lados para q u eo furo fique desviado para esse lado.

3. Remova o prego e rode a lata aproximada-mente 90 graus. Faça um segundo furo como oprimeiro. Repita esse procedimento mais duasvezes para que sejam feitos quatro furos uni-formemente espaçados ao redor da lata.

4. Dobre o lacre da lata para cima e prenda naargola um pedaço de 40-50 cm de fio de nylonde pesca. Está pronto o motor de Hero delata de refrigerante.

Para ligar o motor:1. Mergulhe a lata em uma bacia de água até

que esteja completamente cheia de água. Peçaa um aluno para prever o que vai acontecerquando você levantar a lata pelo fio de nylon.

2. Peça a cada grupo que teste seu motor de Hero.

Discussão:1. Por que as latas começaram a girar quando a

água saiu pelos furos?

2. Qual foi a ação? Qual foi a reação?

3. Todas as latas giraram da mesma forma? Simou não, por quê?

Parte Dois:Experimento com os Motores de Hero de Latade Refrigerante:

1. Diga aos alunos que eles irão fazer um expe-rimento para descobrir se há alguma relaçãoentre o tamanho dos furos e a quantidade devezes em que ele roda. Peça aos alunos parafazerem previsões sobre o que eles achamque pode acontecer com a rotação do motorde Hero se eles fizerem furos maiores oumenores nas latas. Discuta as hipóteses pos-síveis para o experimento.

Como amassar os furos

Faça o furo com o prego

Com o prego ainda no furo, aperte a parte de cimado prego contra a parede da lata para amassar ofuro

2. Forneça a cada grupo o material contido nalista da Parte Dois. Os pregos devem ter diâ-

Parte DoisMATERIAIS E FERRAMENTAS

� Folhas dos alunos;� Motores de Hero da parte um;� Lata de refrigerante vazia com o lacre (três

para cada grupo);� Pregos comuns - dois diâmetros diferentes

(um de cada por grupo);� Fio de nylon;� Balde ou bacia de água (várias para a

classe);� Toalhas de papel para limpeza;� Metro de madeira;� Etiquetas adesivas coloridas ou marcadores

permanentes;� Tesoura para cortar o fio de nylon.


metros diferentes dos que foram usados noprimeiro motor. Identifique esses pregoscomo pequenos (P) e grandes (G). Os alunosmais velhos podem medir os diâmetros dosorifícios em milímetros. Como vai havervariações individuais, registre o tamanho mé-dio do diâmetro do furo. Peça que os gruposfaçam dois motores adicionais exatamenteiguais ao primeiro, apenas com furos de ta-manhos diferentes.

3. Discuta como contar os giros do motor. Paraajudar a contagem do número de rotações,prenda uma etiqueta colorida ou outromarcador na lata. Diga a eles para contar asrotações várias vezes para terem consistên-cia em suas medições antes de fazerem o ex-perimento de verdade.

4. Peça aos alunos para escreverem suas res-postas para cada um dos três testes que elesirão realizar nos diagramas das latas da Fo-lha do Aluno. (O teste Um usa a lata criadana Parte Um). Os alunos não devem preveros resultados para a segunda e a terceira lataaté que tenham terminado os testes anteriores.

5. Discuta os resultados do experimento de cadagrupo. Os resultados confirmam a hipótesedo experimento?

6. Peça aos alunos para proporem outras ma-neiras de mudar a rotação da lata (Fazendofuros a alturas diferentes do fundo da lata,fazendo furos tortos em outras direções oufuros retos etc.). Tenha certeza de que elesirão comparar os quatro motores de Hero quefizeram com o motor feito anteriormente comfuros iguais.

Discussão:1. Compare o modo como os foguetes mudam

de direção no espaço com o modo como omotor de Hero funciona.

2. Como fazer um motor de Hero girar na dire-ção oposta?

3. Você pode pensar em alguma maneira de daruma utilidade ao motor de Hero?

4. Qual a semelhança entre os motores de Heroe os foguetes? Quais as diferenças?

Avaliação:Conduza uma discussão em sala de aula paraque os alunos partilhem seus conhecimentos so-bre as Leis do Movimento de Newton. Recolhae revise as folhas dos alunos completadas poreles.

Aprofundamento:� Compare um molhador de grama rotativo com

o motor de Hero.� Faça uma pesquisa sobre Hero e seu motor.

O motor foi usado para alguma coisa?� Construa um motor de Hero movido a vapor. Veja as instruções abaixo.

Motor de Hero a VaporUm motor de Hero de cobre a vapor pode serfabricado a partir de uma bóia de vaso sanitá-rio de cobre e outros tubos de cobre. Como essaversão do motor de Hero envolve vapor, é me-lhor usá-la apenas como demonstração.

Modelo do ProfessorMATERIAIS E FERRAMENTAS

�Bóia de cobre de vaso sanitário (disponívelem lojas de material hidráulico ou de materialde construção);�Parafuso manual de 1/4 de polegada;� Tubo de latão de diâmetro interno de 3/16,

com 12 polegadas de comprimento (de lojasde material para hobbies);� Ferro de solda;� Linha de nylon de pesca;�Palito de sorvete ou broca;� Lixa para metais;�Maçarico de propano.

Lixe o furo no meio do tubo (etapa 1)

1. Lixe a parte do meio do tubo de latão parafazer um orifício. Não lixe o tubo no meio.


Procedimento:Como usar o Motor de Hero a Vapor1. Coloque uma pequena quantidade de água

(cerca de 10 a 20 ml) dentro da bóia. A quan-tidade não é importante. A bóia pode serenchida até o topo, se você fez um furo deacesso, ou através dos tubos mergulhando abóia em um recipiente com água e deixandoum tubo dentro e outro fora da água.

2. Pendure o motor e aqueça a parte de baixodele com o maçarico. Em um ou dois minu-tos ele estará girando. Cuidado para não ope-rar o motor por muito tempo, pois pode nãoestar bem equilibrado e golpear violentamen-te. Se ele começar a golpear, remova a fontede calor.

Cuidado: Use óculos de proteção quando esti-ver demonstrando o motor. Confirme se os tu-bos não estão obstruídos antes de aquecer. Tes-te-os soprando ar como em um canudinho. Se oar sair pelo outro lado, o motor está seguro parauso.

Motor de Hero a vapor já completo.

2. Usando o palito de sorvete ou broca, façadois pequenos furos nas laterais da bóia nomeio. Os furos devem ter diâmetro apenassuficiente para que o tubo passe na perpen-dicular através da parede da bóia.

3. Com o tubo posicionado de modo que as ex-tremidades que estejam para fora da bóia se-jam do mesmo tamanho, aqueça os pontos decontato com o maçarico. Encoste o ferro desolda na área aquecida para que derreta esele as junções.

4. Faça um furo para o acesso da água por den-tro do conector rosqueado, na parte de cimada bóia.

5. Usando o maçarico novamente, aqueça os tu-bos a cerca de 3 centímetros das pontas. Comalicates, dobre cuidadosamente as pontas dostubos em direções opostas. Dobre os tuboslentamente para não ficar com dobras.

6. Faça um furo através da parte plana do para-fuso manual para prender o fio de nylon e umanel rotativo. Gire o parafuso manual noconector rosqueado da bóia e prenda a linhae o anel rotativo.


Motor de Hero de Lata de Refrigerante

Nomes dos Membros da Equipe:

Projete um experimento que irá testar o efeito do tamanho dos orifícios no númerode rotações que a lata produz. Qual é a hipótese de seu experimento?

Marque cada lata para ajudar a contaros giros.Teste cada motor de Hero e registre osdados nas latas abaixo.

Tendo por base seus resultados,sua hipótese estava correta?

Por quê?

Motor de Hero

Número de orifícios:

Tamanho dos

orifícios:

Número de giros

previstos:

Número real de

giros:

Diferença (+ ou - ):

Teste Número 2

Motor de Hero


Tamanho dos

orifícios:

Número de giros

previstos:

Número real de

giros:


Teste Número 1

Motor de Hero


Tamanho dos

orifícios:

Número de giros

previstos:

Número real de

giros:


Teste Número 3


Faça um novo experimento com motorde Hero. Lembre-se, mude somente umavariável em seu experimento.

Qual é a hipótese de seu experimento?

Compare esse motor com o motor de seuprimeiro experimento que tem osmesmos tamanhos de orifício.

Baseado nos resultados, sua hipóteseestava correta?

Por quê?

Descreva o que você aprendeu com as Leis do Movimento de Newton construindoe testando seus próprios motores de Hero.

Partilhe suas conclusões com o restante da classe.

Motor de Hero


Tamanho dos

orifícios:

Número de giros

previstos:

Número real de

giros:



Padrões de Ciências:Ciência como QuestionamentoCiências Físicas - Posição e movimento dosobjetosCiência e Tecnologia - Capacidades de pro-jeto tecnológicoUnificação de Conceitos e Processos -Mudança, constância e medida

Habilidades do Processo Científico:ObservaçãoComunicaçãoMedidaColeta de DadosInferênciaConstrução de ModelosInterpretação de DadosConstrução de GráficosControle de VariáveisCapacidade de Definição OperacionalInvestigação

Padrões de Matemática:Matemática como Solução de ProblemasMatemática como ComunicaçãoMatemática como RaciocínioConexões MatemáticasMedidaEstatísticaProbabilidadePadrões e FunçõesComputação e Estimativa

Gerenciamento:Esta atividade pode ser feita individualmenteou com os alunos divididos em duplas. Reserve40 a 45 minutos para que completem a primeiraparte da atividade. A atividade enfatiza o ensi-no de tecnologia e oferece aos alunos a oportu-nidade de modificarem seus projetos de carro-foguete de corrida para melhorar o desempe-nho. A segunda parte da atividade, opcional,direciona os alunos a projetarem, construírem etestarem um novo carro-foguete de corrida combase nos resultados do primeiro. Veja a lista demateriais e forneça o necessário para fazer umcarro-foguete por grupo de dois alunos. As ban-dejas de isopor estão disponíveis em açouguesou supermercados. Elas normalmente podemser compradas em lojas de artigos de festa poralguns centavos, mas pode ser que você consi-



Objetivos:� Construir um veículo acionado por foguete.� Experimentar os modos de aumentar a distância percor-

rida por um carro-foguete de corrida.

Descrição:Os alunos constroem um carro-foguete de corrida acionadopor bexiga usando uma bandeja de isopor, alfinetes, fita ade-siva e canudinho, e o testam sobre uma superfície com medi-das no chão.

MATERIAIS E FERRAMENTAS

� 4 alfinetes;� Bandeja de isopor usada para frios;� Fita isolante;� Canudo flexível;� Tesoura;� Compasso;� Pincel atômico;� Bexiga de aniversário pequena redonda;� Régua;� Folha do aluno (um conjunto por grupo);� Trena de 10 metros de comprimento ou

outro recurso para medir a pista (umapenas para toda a classe).


ga uma doação. Os alunos também podem guar-dar as bandejas que são usadas em suas casas etrazer para a escola.

Se não tiver compassos, pode-se usar latas parafazer as formas circulares das rodas, ou usar osdesenhos das rodas e das calotas que estão napágina 55. A colocação de calotas dos dois la-dos das rodas pode melhorar o desempenho.

Se for usar a segunda parte da atividade, forne-ça a cada grupo um conjunto extra de materiais.Guarde os retalhos da bandeja de isopor parafazer o segundo carro-foguete. Você pode que-rer fazer corridas de arrasto ou de distância comos carros de corrida. Os carros funcionarão demodo mais eficiente em pisos frios e carpete defios baixos. Uma pista formada por várias me-sas, uma encostada na outra, também pode fun-cionar, mas os carros-foguetes de corrida po-dem cair da mesa.

Embora esta atividade ofereça um projeto decarro-foguete de corrida acionado por foguete,os alunos podem tentar qualquer forma de car-ro-foguete de corrida e qualquer número, ta-manho e disposição de rodas. Carros-foguetesde corrida mais longos normalmente funcionamde modo diferente dos mais curtos.

Informações de Referência:O Carro-foguete de Corrida acionado por Fo-guete é um modo simples de observar a Tercei-ra Lei do Movimento de Newton. (Favor ler aspáginas 22 e 23 da seção dos fundamentos so-bre foguetes deste Manual para obter uma des-crição completa.) Embora seja possível demons-trar a Lei de Newton apenas com a bexiga, aconstrução do carro-foguete oferece aos alunosa oportunidade de usar na prática a força daação/reação. Neste caso, a carga do carro-fo-guete é o carro-foguete. As rodas reduzem oatrito com o chão para ajudar os carros-fogue-tes a se moverem. Devido às variações indivi-duais nos carros-foguetes de corrida dos alu-nos, eles percorrerão distâncias diferentes e,normalmente, em direções não-planejadas. Atra-vés de modificações, os alunos podem corrigiros resultados não desejáveis e melhorar a efi-ciência de seus carros-foguetes de corrida.

Como Fazer um Carro-foguete de Corrida:1. Distribua os materiais e as ferramentas de

construção para cada grupo de alunos. Se forsolicitar a construção do segundo carro-fo-guete, diga a eles para guardarem os retalhosde isopor para outra atividade. Guarde comvocê os materiais que serão usados no se-gundo carro-foguete até que os alunos preci-sem deles.

2. Os alunos planejam a organização das peçasna bandeja antes de recortá-las. Se não qui-ser usar tesouras, os alunos podem desenharos modelos com a ponta afiada de um lápisou caneta. As peças se destacarão facilmentese as linhas forem feitas bem profundas.

3. Estique uma pista no chão, com aproximada-mente 10 metros de comprimento. Várias fitasmétricas emendadas podem ser colocadas nochão para medir a distância percorrida peloscarrinhos. Os alunos devem marcar interva-los de 10 em 10 centímetros.

4. Teste os carros-foguetes de corrida à medidaque os alunos forem terminando. Os alunosdevem preencher as folhas de dados e criaruma capa para o relatório com desenhos docarro-foguete que construíram.

5. Se forem fazer um segundo carro-foguete, dis-tribua as folhas de projeto para que os alu-nos possam projetar seus carros-foguetes an-tes de construí-los.

Aprofundamento:� Organize corridas de carros-foguetes.� Amarre um laço de barbante ao redor da be-

xiga antes de soltar o carrinho. Encha a bexi-ga de ar por dentro do laço a cada teste. Issoaumentará a precisão dos testes, pois dará acerteza de que a bexiga foi inflada, com exa-tamente a mesma quantidade de ar todas asvezes.

� Faça um cata-vento movido à bexiga pren-dendo uma bexiga com fita adesiva em umaextremidade de um canudinho flexível. Colo-que um alfinete através do canudinho e pren-da na borracha de um lápis preto. Encha a be-xiga e observe o cata-vento rodar.


Avaliação:

Os alunos criarão “Relatórios de Teste de Car-ro-foguete de Corrida” para descrever os testese as modificações que melhoraram o desempe-nho de seus carros-foguetes. Use esses relatóriospara avaliar os alunos juntamente com as folhasde projeto e o novo carro-foguete, caso vocêqueira usar a segunda parte da atividade.


Como Construir um Carro-Foguete de Corrida

1. Desenhe os modelos na bandeja de isopor. Você precisará de um chassi, quatrorodas e quatro calotas. Use um compasso para desenhar os círculos.

2. Encha a bexiga e deixe o ar sair.Prenda a bexiga com fita adesiva naparte mais curta do canudinho flexívele depois prenda com fita adesiva ocanudinho no retângulo de isopor.

ChassiCalotas

Rodas

3. Prenda alfinetes através das calotase das rodas na placa de isopor.

4. Sopre a bexiga através do canudinho.Prenda a ponta do canudinho para oar não sair. Coloque o carrinho nalargada e deixe-o correr.


Modelos das Rodas(As cruzinhas indicam o centro)

Modelos das Calotas(As cruzinhas indicam o centro)


Relatório de Teste do Carro-Foguete de Corrida

Desenhe o seu carro de corrida

FEITO POR

DATA:


Coloque seu carro-foguete de corrida na pista e meça a distância que ele consegue percorrer.

1. Descreva como seu carro se saiu no primeiro teste.(Ele foi em linha reta ou fez curva?)

Qual a distância percorrida? ____________ centímetros.

Pinte um quadrado do gráfico para cada 10 centímetros percorridos.

2. Encontre uma maneira de modificar e melhorar seu carro-foguete e teste-o novamente.O que você fez para melhorar seu carro-foguete no segundo teste?


Pinte no gráfico um quadrado para cada 10 centímetros percorridos pelo carro.

3. Encontre uma maneira de melhorar seu carro e teste-o novamente.O que você fez para melhorar seu carro no segundo teste?


Pinte no gráfico um quadrado para cada 10 centímetros percorridos pelo carro.

4. Em que teste ele foi mais longe?

Por quê?

Relatório do Teste com Carro-Foguete de Corrida


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FOLHA DE PROJETOProjete e construa um novocarro-foguete de corrida combase em suas experiênciasanteriores vi

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3-2-1 Fogo!

Objetivo:Demonstrar como a decolagem de um foguete é uma apli-cação das Leis do Movimento de Newton.

Descrição:Os alunos constroem um foguete que decola através da pres-são criada por um comprimido efervescente de antiácidoque reage com a água.

Padrões de Ciências:Ciências Físicas - Posição e movimento dosobjetosCiência e Tecnologia - Capacidades de pro-jeto tecnológico - Entendimento sobre ciên-cia e tecnologia

Habilidades do Processo Científico:ObservaçãoComunicaçãoConstrução de ModelosInferência

Gerenciamento:Para obter melhores resultados, os alunos de-vem trabalhar em duplas. Eles precisarão de 40a 45 minutos para completar a atividade. Façaas amostras de foguetes em vários estágios deconstrução. Isso ajudará os alunos a visuali-zarem cada etapa.

Uma única folha de papel é suficiente para fa-zer o foguete. Os alunos terão de planejar comoirão usar o papel. Permita que eles decidam sequerem cortar o papel longitudinalmente ou per-pendicularmente à folha, obtendo um foguetemais comprido ou mais curto. Isso resultará emfoguetes de comprimentos diferentes para a com-paração do vôo.

Os erros mais comuns na hora de construir fo-guetes são: esquecer de prender com fita adesiva

a embalagem de filme ao corpo do foguete, nãomontar a embalagem de filme com a tampa parabaixo e não estender a embalagem de filme osuficiente para fora do tubo de papel para tor-nar o fechamento da tampa mais fácil. Algunsalunos podem ter dificuldade para formar o cone.Para fazer o cone, recorte um círculo com a for-ma de uma torta faltando um pedaço e enroleformando um cone. Veja o modelo na próximapágina. Os cones podem ter qualquer tamanho.

Você pode conseguir as caixinhas de filme foto-gráfico em casas de artigos para fotografia elugares que revelam filmes. Esses estabeleci-mentos reciclam as embalagens e normalmenteestão dispostos a doá-las para fins educacio-nais. Você precisa de caixas com tampa que fe-che por dentro. Normalmente essas embalagens são


� Papel de gramatura pesada (cartolina oupapel “creative”);

� Embalagem cilíndrica de filme fotográficode 35 mm de plástico*;

� Folha do aluno;� Fita adesiva de celofane;� Tesoura;� Comprimido efervescente de antiácido;� Toalhas de papel;� Água;� Óculos de segurança.

* A embalagem do filme tem de ter uma tampa defechamento interno. Veja a seção de gerenciamentopara obtenção de maiores detalhes.


transparentes. As embalagens com a tampa que fe-cha por cima do gargalo do cilindro não irão funci-onar. Normalmente essas embalagens são opacas.

Informação de Referência:Esta atividade é uma demonstração simples,mas muito empolgante, das Leis do Movimentode Newton. O foguete levanta devido à ação,sobre ele, de uma força desequilibrada (Primei-ra Lei). Trata-se da força produzida quando atampa se solta devido ao gás formado dentro dacaixa de filme. O foguete viaja para cima com aforça igual e em sentido oposto à força parabaixo que propulsiona a água, o gás e a tampa(Terceira Lei). A quantidade de força é direta-mente proporcional à massa de água e gásexpelidas da caixa de filme e também direta-mente proporcional à velocidade com que elaacelera (Segunda Lei). Para uma discussão maiscompleta das Leis do Movimento de Newton,veja as páginas 20-24 deste Manual.

Procedimento:Veja a folha do aluno.

Discussão:� Como a quantidade de água colocada no ci-

lindro de filme afeta a altura percorrida pelofoguete?

� Como a temperatura da água afeta a alturaalcançada pelo foguete?

� Como a quantidade de comprimido eferves-cente de antiácido usada afeta a altura a queo foguete chega?

� Como o comprimento ou a ausência de pesodo foguete afeta a altura a que ele chega?

� Como seria possível criar um foguete de doisestágios?

Avaliação:Peça aos alunos que expliquem como as Leisdo Movimento de Newton se aplicam a esse fo-guete. Compare os foguetes para observar a com-petência dos alunos na construção. Os foguetesque usaram muito papel e fita adesiva prova-velmente serão menos eficientes porque carre-gam peso adicional.

Aprofundamento:� Proponha uma competição de altitude e veja

qual o foguete que sobe mais. Lance os fogue-tes próximos de uma parede com um teto alto.Prenda uma fita métrica na parede. Fique delonge e observe a altura atingida pelos fogue-tes ao longo da parede. Permita que todos osalunos se revezem para medir as alturas.

� Quais as formas geométricas que estão pre-sentes em um foguete?

� Use as questões da discussão para projetarexperimentos com os foguetes. Coloque osresultados num gráfico.


3-2-1 FOGO!

Enrole o papel aoredor do tubo defilme e prenda comfita adesiva. A parteda tampa do cilindrode filme fica parabaixo!

Tampa

Prenda as aletas comfita adesiva ao seufoguete

Enrole um cone de papel e cole-ocom fita adesiva à parte de cima deseu foguete.

Pronto para o vôo

Modelo do cone

Os cones podem serde qualquer tamanho

Sobreponha esta parte para

formar o cone

Fita adesiva


NOMES DOS CONSTRUTORES DOFOGUETE

CONTAGEM REGRESSIVA:

1. Coloque os óculos de segurança.

2. Vire o foguete para baixo e encha aembalagem de filme com um terço deágua.

Faça muito rapidamente os próximospassos!

3. Deixe cair na água 1/2 tablete de anti-ácido.

4. Prenda bem a tampa.

5. Coloque o foguete em pé sobre umaplataforma de lançamento.

6. Fique à distância.

DECOLAGEM!

Indique três modos de melhorar seufoguete:

1.

2.

3.


Padrões de Ciências:Ciência como QuestionamentoCiências Físicas - Propriedades dos objetose dos materiaisCiência e Tecnologia - Capacidades de pro-jeto tecnológico

Habilidades do Processo Científico:ObservaçãoComunicaçãoMedidaColeta de DadosInferênciaPrevisãoInterpretação de DadosConfecção de GráficosTrabalho com HipótesesControle de VariáveisInvestigação

Padrões de Matemática:Matemática como ComunicaçãoConexões MatemáticasComputação e EstimativaMedidaEstatísticaProbabilidade

Gerenciamento:Esta atividade deverá ser realizada em gruposde dois ou três alunos. A marca específica docomprimido efervescente de antiácido usado


Corrida de ComprimidoEfervescente

Objetivo:Investigar os métodos para aumentar a po-tência dos combustíveis para foguetes atra-vés da manipulação da área da superfície eda temperatura.

Descrição:Os alunos comparam as freqüências de rea-ção dos comprimidos de antiácido eferves-centes sob diferentes condições.

para as experiências não é importante, mas nãose deve misturar marcas diferentes durante oexperimento. Dê a cada grupo de alunos doiscomprimidos de cada vez. Certifique-se de quesabem como preencher os gráficos de cronô-metro nas folhas dos alunos. Embora o perigopara os olhos seja mínimo, é bom que os alunostenham o hábito de usar óculos de segurançapara experiências com produtos químicos.

Informações de Referência:Essa atividade capacita os alunos a descobri-rem meios de aumentar a freqüência com a qualos combustíveis do foguete liberam energia.Quando os combustíveis de um foguete quei-mam mais rápido, a massa dos gases de exaustãoexpelida aumenta, bem como a velocidade comque esses gases aceleram para fora do bocal dofoguete.


� Comprimidos de antiácido efervescentes;� Dois frascos de bequer (ou potes de

plástico ou vidro);� Pinças;� Papel para rascunho;� Relógio de pulso ou de mesa com ponteiro

de segundos;� Termômetro;� Óculos de segurança;� Água (morna e fria).


A Segunda Lei do Movimento de Newton afir-ma que a força ou ação de um motor de fogueteé diretamente proporcional à massa expelidamultiplicada pela aceleração.

Conseqüentemente, o aumento da eficiência doscombustíveis de um foguete melhora o desem-penho do foguete.

Os alunos descobrirão dois métodos para me-lhorar a eficiência do combustível do foguete como uso de comprimidos efervescentes de antiáci-do. O primeiro experimento mede a relação en-tre a área de superfície de um comprimido e suafreqüência de reação na água. Os alunos apren-derão que o aumento da superfície de um com-primido esmagando-o e transformando-o em póaumenta a freqüência da reação com a água. Essasituação é semelhante ao modo como o empuxode um foguete melhora com o aumento da super-fície de queima de seus combustíveis.

O aumento da superfície de queima aumenta afreqüência da queima. Em foguetes sólidos, umtúnel central no sentido do comprimento do com-bustível permite que mais combustível seja quei-mado ao mesmo tempo. Isso aumenta a quanti-dade de gás (massa) e a aceleração do gás àmedida que ele deixa o motor do foguete. Oscombustíveis líquidos são espirrados dentro dacâmara de combustão para maximizar sua su-perfície de queima. Pequenas gotas reagem

mais rapidamente do que grandes gotas, aumen-tando a aceleração do gás de escape. (Veja pá-gina 26 para maiores informações).

O segundo experimento mede a freqüência dereação de comprimidos com diferentes tempe-raturas de água. Os comprimidos colocados emágua morna reagem muito mais rapidamente doque os comprimidos colocados em água fria.Com motores de foguetes com combustíveis lí-quidos, combustível superfrio, como hidrogê-nio líquido, é pré-aquecido antes de ser combi-nado com o oxigênio líquido. Isso aumenta ataxa de reação e, portanto, aumenta o empuxodo foguete. Há mais informações sobre isso napágina 26.

Avaliação:Conduza uma discussão em classe na qual osalunos explicarão como esse experimento estárelacionado com o modo como o combustívelde foguetes é queimado. Recolha e reveja aspáginas dos alunos completadas.

Aprofundamento:� Experimente uma atividade semelhante rela-

cionada à superfície dos combustíveis de umfoguete usando pequenos pedaços de bala dura.Pegue dois pedaços de bala e esmague um.Depois, dê o pedaço inteiro para que um alu-no dissolva na boca e o esmagado a outro alu-no. Qual irá dissolver mais rápido?


Corrida de Comprimidos Efervescentes

Experimento 1

1. Encha os dois potes de água em temperaturaigual.

2. Coloque os óculos de segurança.

3. Faça uma previsão de quanto tempo irádemorar para o comprimido se dissolver naágua no primeiro pote. Pinte o mostrador docronômetro exatamente com o tempo quedemorou para que a reação se completasse.O cronômetro tem capacidade para medir seisminutos.

4. Enrole um outro comprimido em papel ecoloque-o sobre uma mesa. Esmague ocomprimido com um pedaço de madeira.

5. Faça uma previsão de quanto tempo irá levarpara o comprimido amassado se dissolver.Coloque o pó no outro pote. Pinte omostrador do cronômetro de acordo com osminutos e segundos levados para ocomprimido esmagado desmanchar.

Descreva o que aconteceu no experimento eporque.

Membros da equipe:

Resultados do Pote 1

Sua Previsão: ______________ segundos


Sua Previsão: ______________ segundos


Experimento 2

1. Esvazie os potes e encha-os novamente, umcom água morna e outro com água fria.

2. Meça a temperatura da água do primeiro pote.Faça uma previsão de quanto tempo irádemorar para o comprimido se dissolver.Coloque um comprimido no pote. Pinte odesenho do cronômetro de acordo com otempo que levou para completar a reação.

3. Meça a temperatura da água no segundo pote.Faça uma previsão de quanto tempo irádemorar para o comprimido se dissolver naágua fria. Coloque o comprimido na água.Pinte o cronômetro de acordo com o tempoque levou para completar a reação.

Descreva o que aconteceu no experimento eporque.

Como você pode aplicar os resultados dessesexperimentos para melhorar o desempenho dosfoguetes?


Temperatura: ____________ºC

Sua Previsão: ____________segundos


Temperatura: ____________ºC

Sua Previsão: ____________segundos



Foguetes de Papel

Objetivo:Projetar, construir e fazer voar foguetes de papel que per-correrão a maior distância possível através de um modelo,no chão, do sistema solar.

Descrição:Nesta atividade, os alunos construirão um pequeno foguetede papel que voa e o acionarão assoprando ar por umcanudinho.

Padrões de Ciências:Ciência como QuestionamentoCiências Físicas - Propriedades dos objetose dos materiaisCiência e Tecnologia - Capacidades de pro-jeto tecnológicoUnificação de Conceitos e Processos - Evi-dência, modelos e explanação

Habilidades do Processo Científico:ObservaçãoComunicaçãoMedidaColeta de dadosInferênciaPrevisãoConstrução de ModelosInterpretação de DadosControle de VariáveisCapacidade de Definição OperacionalInvestigação

Padrões de Matemática:Matemática como Solução de ProblemasMatemática como RaciocínioConexões MatemáticasGeometriaComputação e EstimativaEstatística e Probabilidade

Gerenciamento:Depois de mostrar um foguete de papel prontoaos alunos, peça que eles construam seus


� Papel mais grosso (pode ser papel já usadoa ser reciclado);

� Fita adesiva de celofane;� Tesoura;� Lápis grosso apontado;� Canudo de suco (um pouco mais fino do

que o lápis);� Óculos de segurança;� Régua;� Fita isolante ou medidores de altitude;� Figuras do Sol e dos planetas.

próprios foguetes de papel e os decorem comoquiserem. Os alunos podem trabalhar individu-almente ou em duplas.

�Como os foguetes são projéteis, peça aos alu-nos que usem óculos de segurança.

Quando os alunos terminarem os foguetes, dis-tribua os canudinhos. Selecione o local onde osfoguetes irão voar. Uma sala com as carteirasafastadas ou corredor será preferível. Prepareo chão marcando uma linha de 10 metros comfita métrica ou metros de carpinteiro colocadosum em seguida do outro. Como alternativa, mon-te o cenário de planetas, como mostra a próxi-ma página. Peça aos alunos que lancem os fo-guetes a partir do planeta Terra, e diga a elespara determinar qual o planeta mais longínquoque foram capazes de alcançar com seus foguetes.


Use a distribuição dos planetas mostrada napróxima página para estabelecer o alcance dolançamento. As figuras dos planetas encontram-se na página 70. Aumente essas figuras se de-sejar.

Registre os dados de cada lançamento no for-mulário de Relatório de Teste do Foguete dePapel. O formulário inclui espaços para dadosde três foguetes diferentes. Depois dos primei-ros lançamentos, os alunos devem construir seusfoguetes de papel “novos e melhorados” e ten-tar fazer viagens mais longas pelo sistema so-lar. Estimule seus alunos a experimentarem fo-guetes de diferentes tamanhos e formas ou nú-meros de aletas. Para alunos menores, crie umalista com as distâncias de cada planeta em rela-ção à Terra. Alunos mais velhos podem mediressas distâncias eles mesmos.

Informações de Referência:Embora a atividade use o sistema solar comoalvo para medir a distância, a atividade do Fo-guete de Papel demonstra como os foguetesvoam pela atmosfera. Um foguete sem aletas ficabem mais difícil de controlar do que um foguete

com aletas. O posicionamento e o tamanho dasaletas são importantíssimos para a estabilidadesem acrescentar muito peso. Há mais informa-ções sobre as aletas dos foguetes nas páginas29-30 do Manual.

Como Construir e Lançar Foguetes de Papel:1. Distribua os materiais e ferramentas a cada

aluno.

2. Os alunos deverão construir um foguete comomostram as instruções na folha do aluno.

3. Diga aos alunos para preverem a distânciaque seu foguete irá percorrer e registraremsuas estimativas na folha de relatório de tes-te. Depois de testar o foguete e medir a dis-tância alcançada, os alunos devem registrara distância realmente percorrida e a diferen-ça entre o que foi previsto e o que aconteceuno Relatório de Teste.

4. Depois do vôo do primeiro foguete, os alu-nos deverão construir e testar mais dois fo-guetes adicionais de diferentes tamanhos ediferentes projetos de aletas.

Terra

SolMercúrio

Vênus

Marte

Júpiter SaturnoUrano

NetunoPlutão

Cenário para Alvo dos FoguetesArrume as figuras do Sol e dos planetas em umespaço livre do chão, como mostra a ilustra-ção. A distância entre a Terra e Plutão deve serde cerca de 8 metros. Veja em uma enciclopé-dia ou outro material quais as distâncias entrecada um dos planetas.


Faça cópias aumentadas dessas figuras ou desenhe-as em um outro papel. Coloqueas figuras no chão de acordo com o arranjo da página anterior. Se quiser fazer osplanetas em escala, veja os números ao lado de cada planeta. O diâmetro da Terraé fornecido como sendo 1 e todos os outros como múltiplos de 1.

Planetas Alvos(Não estão em escala)

Sol108X

Mercúrio0,38X

Vênus0,95X

Terra1X

Marte0,53X

Júpiter11,2 X

Saturno9,4X

Urano4X

Netuno3,9X

Plutão0,9X


Discussão:1. O que faz um foguete ter melhor desempenho

que outro? (Não esqueça de examinar o pesode cada foguete. Os foguetes construídos commaior quantidade de fita adesiva e aletas mai-ores pesam mais.)

2. Qual o tamanho mínimo para as aletas paraque ainda assim consigam estabilizar o fo-guete.

3. Quantas aletas o foguete precisa para se es-tabilizar?

4. O que aconteceria se você colocasse asaletas do foguete perto do nariz?

5. O que acontecerá se você dobrar as pontasdas aletas como um cata-vento?

6. As aletas dos foguetes são necessárias noespaço sideral?

Aprofundamento:Experimente determinar qual a altura atingida

pelos foguetes. Para fazê-lo, coloque fita iso-lante marcando distâncias em uma parede. En-quanto um aluno lança o foguete do chão parao teto, outro aluno compara a altura atingidacom as medidas na parede. Os alunos preci-sam subtrair a altura de onde o foguete foi lan-çado da altura atingida. Por exemplo, se os alu-nos segurarem o foguete a 1,5 m do chão paralançá-lo, e ele alcançar 4 metros acima dochão, a alteração de altitude real foi de 2,5 m.Veja a atividade Rastreamento de Altitude cominício na página 86 para obter detalhes de umsegundo método para medir a altitude de fo-guetes de papel.

Avaliação:Os alunos completarão os relatórios de teste edescreverão seus foguetes e qual foi o desem-penho deles. Peça aos alunos para criarem grá-ficos de barras em uma folha em branco quemostre o alcance de cada foguete que eles cons-truíram. Peça que os alunos escrevam um pará-grafo no qual eles escolham o foguete que tevemelhor desempenho e expliquem suas idéias deporque isso aconteceu.


FOGUETES DE PAPEL

Siga as setas para construir seu foguete

Enrole o papel ao redor do lápis

pedaço de papel de

4 cm por 28 cm

Cole com fita adesiva emtrês lugares

Corte asextremidades

Recorte aletas dequalquer forma quequiser

Dobre as abas ecole no tubo

Dobre a ponta e colecom fita adesiva

Insira ocanudinho

Sopre pelocanudinhopara lançar

LANÇAM

ENTO


Nomes:

1. Lance seu foguete três vezes. Qual a distância atingida? Qual a distância média que seufoguete voou? Escreva suas respostas nos espaços abaixo.

2. Construa um foguete com um novo projeto e faça-o voar. Antes de lançá-lo, faça umaprevisão da distância que irá atingir. Faça o foguete voar três vezes e meça a média dadistância percorrida. Qual a diferença entre o que você previu e a distância real?

3. Construa um terceiro foguete e repita a etapa 2.

4. Conforme descrição abaixo nesta folha, escreva um pequeno parágrafo descrevendocada foguete que você construiu e como os fez voar. Desenhe figuras dos foguetes quevocê construiu.

Relatório de Teste do Foguete de Papel

Faça anotações sobre os vôos aqui.Foguete 2

Previsão de quantoscentímetros o foguete irá voar.

1.

2.

3.

Quanto o foguete voou emcentímetros?

Distância média emcentímetros?

Diferença entre a sua previsãoe a distância real percorrida?

Foguete 1 Faça anotações sobre os vôos aqui.



1.

2.

3.

Faça anotações sobre os vôos aqui.Foguete 3

Previsão de quantoscentímetros o foguete irá voar.

1.

2.

3.



Diferença entre a sua previsãoe a distância real percorrida?



O Carro de Newton

Objetivo:Investigar como o aumento da massa de umobjeto lançado de um Carro de Newton afetaa aceleração do carro sobre uma pista rolan-te. (Segunda Lei do Movimento de Newton).

Descrição:Nesta atividade, os alunos testam um dispo-sitivo, como um estilingue, que lança umamassa, fazendo com que o carro se mova nadireção oposta.

Padrões de Ciências:Ciência como QuestionamentoCiências Físicas - Propriedades dos objetose dos materiaisUnificação de Conceitos e Processos - Evi-dência, modelos e explanaçãoUnificação de Conceitos e Processos - Mu-dança, constância e medidas

Habilidades do Processo Científico:ObservaçãoComunicaçãoMedidaColeta de DadosInferênciaPrevisãoInterpretação de DadosConfecção de GráficosControle de VariáveisCapacidade de Definição OperacionalInvestigação

Padrões de Matemática:Matemática como Solução de ProblemasMatemática como ComunicaçãoConexões MatemáticasComputação e EstimativaMedidaEstatísticaProbabilidadePadrões e Funções

Gerenciamento:Conduza esta atividade em grupos de três alu-nos. Use uma superfície lisa para o teste, comouma mesa longa ou piso sem carpete. O experi-mento tem muitas variáveis que os alunos de-vem controlar como: tamanho do laço do bar-bante, colocação da massa no carro e a coloca-ção dos pinos. Discuta com seus alunos a im-portância do controle das variáveis para o ex-perimento.

A construção do Carro de Newton envolve o cor-te de blocos de madeira e a colocação de trêsparafusos em cada bloco. Veja o diagrama napágina 77 para a colocação dos parafusos e comoo Carro de Newton é montado para o experimento.


� 1 bloco de madeira de cerca de 10 x 20 x2,5 cm;

� 3 parafusos para madeira de 3 polegadas(cabeça redonda);

� 12 lápis redondos ou pequenos pedaços depinos de madeira semelhantes ao lápis;

� Embalagem de filme fotográfico de plástico;� Barbante de algodão;� Fósforos ou isqueiro;� Óculos de segurança para todos os alunos;� Balança métrica com travessão;� Morsa;� Chave de fenda;� Metro.


Coloque os pinos enfileirados como dormentesde ferrovia e estenda-os de um lado como mos-tra a ilustração (página 77).

Se você tiver facilidade de utilizar uma brocamecânica (de bancada), pode substituir os pa-rafusos por pinos curtos. É importante fazer osfuros para os pinos bem na perpendicular coma broca mecânica. Coloque um pouco de colapara prender os pinos.

Esta atividade requer que os alunos “carreguem”seus “estilingues”, esticando os elásticos paratrás do terceiro parafuso e prendendo-os com obarbante. O modo mais fácil de fazer isso é pas-sar o elástico pela argola de barbante antes depassar o elástico sobre os dois outros parafu-sos. Prenda o barbante sobre o terceiro parafu-so depois de esticar os elásticos para trás.

Use um fósforo ou isqueiro para queimar o bar-bante. As pequenas extremidades do barbanteque saem da argola agem como fusíveis que per-mitem que os alunos removam o fósforo antesde o barbante pegar fogo totalmente. Os profes-sores podem dar aos grupos somente alguns fós-foros de cada vez. Para conduzir o experimentoem sua totalidade, os grupos precisarão de seisfósforos cada. Pode ser necessário praticar umpouco antes de iniciar o experimento. Como al-ternativa aos fósforos, os alunos podem usaruma tesoura sem ponta para cortar o barbante.Isso requer o movimento rápido na hora de cor-tar. Os alunos precisam mover a tesoura rapi-damente para ela não ficar no meio do caminhoapós cortar o barbante.

Diga aos alunos para prenderem todas as argo-las antes de começarem o experimento. Deve-se procurar fazer as argolas sempre do mesmotamanho. Veja o diagrama nas folhas dos alunospara ver as argolas em tamanho natural. Argo-las de tamanhos diferentes introduzirão uma va-riável significativa no experimento, fazendo comque os elásticos estiquem mais ou menos. Issoresultará em diferentes acelerações para a mas-sa a cada vez que o experimento for realizado.

Use embalagens plásticas de filmes de 35 mmpara os experimentos com a massa. Peça aos

alunos para encherem totalmente a embalagemde filme com diferentes materiais, como semen-tes, pequenos pregos, porcas de metal, areia etc.Isso os capacitará a variar a massa duas vezesdurante o experimento. Peça aos alunos que pe-sem a embalagem depois de cheia e registrem amassa na folha do aluno. Depois de usar a em-balagem três vezes, primeiro com um elástico edepois com dois e com três, os alunos devemencher novamente a embalagem de filme comoutro material para as próximas três tentativas.

Veja o exemplo de gráfico para registro dos da-dos. O gráfico do final da página 79 é da dis-tância percorrida pelo carro em cada teste. Osalunos devem fazer um gráfico de pontos para adistância percorrida pelo carro. Os pontos de-vem cair sobre o eixo y, representando o núme-ro de elásticos usados, e no eixo x, represen-tando a distância percorrida pelo carro. Depoisde colocar no gráfico as informações dos trêstestes com uma dada massa, ligue os pontos comlinhas. Os alunos devem usar uma linha contí-nua para a massa 1 e uma linha tracejada para amassa 2. Se os alunos controlaram cuidadosa-mente suas variáveis, eles deverão observar queo carro andou uma distância maior com a massamaior e três elásticos. Essa conclusão os aju-dará a entender a Segunda Lei do Movimentode Newton.

Informações de Referência:A atividade do carro de Newton fornece subsí-dios excelentes para investigar a Segunda Leido Movimento de Newton. A lei afirma que aforça é igual a massa vezes a aceleração. Nosfoguetes, a força é a ação produzida pelo gásexpelido pelo motor. Segundo a lei, quanto maisgás for expelido e quanto mais acelerado elesair do motor, maior será a força de empuxo.Mais detalhes sobre essa lei foram incluídosnas páginas 23-24 deste Manual.

O carro de Newton é um tipo de estilingue. Umbloco de madeira com três parafusos formam aarmação do estilingue. Elásticos esticam-se apartir de dois dos três parafusos e são presosno terceiro parafuso com uma alça de barbante.A massa fica entre os elásticos. Quando a alçaé cortada, os elásticos lançam o bloco de


madeira, produzindo uma força de ação. A for-ça de reação propulsiona o bloco na direçãooposta sobre os pinos que agem como roletes(Terceira Lei do Movimento de Newton).

Esse experimento orienta os alunos a lançaremo carro variando o número de elásticos e a quan-tidade de massa lançada. Eles medirão a dis-tância percorrida pelo carro na direção opostae colocarão os dados em um gráfico. Tentativasrepetidas do experimento devem mostrar que adistância percorrida pelo carro depende do nú-mero de elásticos usados e da quantidade demassa que está sendo expelida. A comparaçãodas linhas dos gráficos levará os alunos à Se-gunda Lei do Movimento de Newton.

Discussão:1. Em que o carro de Newton se assemelha a

foguetes?

2. Como os motores de foguete aumentam oseu empuxo?

3. Por que é importante controlar as variáveisnum experimento?

Avaliação:Conduza uma discussão em classe na qual osalunos partilham suas descobertas sobre as Leisdo Movimento de Newton. Peça que comparemos resultados com os resultados de atividadesanteriores como o Motor de Hero com Lata deRefrigerante. Registre e reveja as folhas que elespreencheram.

Aprofundamento:Compre em uma loja de brinquedos um foguetemovido a água. Tente lançá-lo somente com are depois com água e ar e observe quanto eleanda.


Coloque mais

cilindros nesta

direção

1. Amarre 6 argolas de barbantedeste tamanho.

2. Encha sua caixinha de filme fotográfico epese-a em gramas. Registre a massa no seugráfico de Relatório do Carro de Newton.

3. Monte seu carro de Newton como mostra afigura. Passe o elástico pela argola debarbante. Estique o elástico sobre osdois parafusos e puxe a argolade barbante para trás sobreo terceiro parafuso. Co-loque os cilindros auma distância de 6 cmum do outro. Use so-mente um elástico naprimeira tentativa.

4. Coloque o óculos de proteção!

5. Acenda a argola de barbante e fique para trás. Registre a distância percorrida pelocarro no gráfico (página 81).

6. Arrume novamente o carro e os cilindros. Certifique-se de que os cilindros estarão a 6cm um do outro! Use dois elásticos. Registre a distância percorrida pelo carro.

7. Monte novamente o carro com três elásticos. Registre a distância percorrida.

8. Preencha novamente a embalagem de filme e registre a nova massa.

9. Teste o carro com a nova massa com 1, 2 e 3 elásticos. Marque as distâncias percor-ridas pelo carro a cada tentativa.

10. Coloque os resultados em um gráfico. Use um tipo de linha para o primeiro conjunto detentativas e outro tipo de linha diferente para o segundo conjunto de tentativas.Exemplo:linha contínua e tracejada.

Carro de Newton


Descreva o que aconteceu quando você testou o carro com 1, 2 e 3 elásticos.

Relatório do Carro de Newton

Membros da equipe:

MASSA 1

gramas

Elásticos Distância percorrida

centímetros

centímetros

centímetros

MASSA 2

gramas

Elásticos Distância percorrida

centímetros

centímetros

centímetros

Descreva o que aconteceu quando você testou o carro com 1, 2 e 3 elásticos.

Escreva um parágrafo curto explicando a relação entre a quantidade de massa da caixa defilme, o número de elásticos e a distância percorrida pelo carrinho.


Res

ulta

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= _

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Massa 1 = 30 gramas ________Massa 2 = 42 gramas __ __ __ __

Centímetros

Elásticos

GRÁFICO DEMODELO

3

2

1

050100150200

Elásticos

Cen

tím

etro

s

3 2 1 050

100

150

200



Balão Bexiga com Estágios

Objetivo:Demonstrar como os foguetes podem atingir grandesaltitudes usando a tecnologia dos estágios.

Descrição:Esta demonstração simula um lançamento de foguetecom múltiplos estágios usando duas bexigas infla-das que deslizam ao longo de uma linha de pescaatravés do empuxo produzido pelo ar que escapa.

Padrões de Ciências:Ciências Físicas - Posição e movimento dosobjetosCiência e Tecnologia - Capacidades de pro-jeto tecnológicoCiência e Tecnologia - Entendimento da ci-ência e tecnologia

Habilidades do Processo Científico:ObservaçãoInterpretação de DadosConfecção de GráficosCapacidade de Definição Operacional

Gerenciamento:A atividade descrita abaixo pode ser executadapelos alunos ou usada como demonstração. Alu-nos menores podem ter dificuldade para coor-denar as etapas de montagem e conseguir umlançamento bem-sucedido. Se você for usar aatividade em mais de uma aula, deverá prendera linha de pesca perto de uma parede onde nãopasse muita gente para que os alunos não trope-cem na linha.

Informações de Referência:Uma viagem ao espaço requer uma grande quan-tidade de energia. Esta atividade é uma simplesdemonstração dos estágios de um foguete queJohann Schmidlap propôs pela primeira vez noséculo XVI. Quando um estágio mais baixo es-gota sua carga de combustíveis, o estágio in-teiro se solta, tornando os outros estágios mais

eficientes para alcançar altitudes mais altas. Nofoguete normal, os estágios são montados umsobre o outro. O estágio mais baixo é o maior eo mais pesado. No Ônibus Espacial, os está-gios acoplam-se lateralmente. Os aceleradoressólidos do foguete acoplam-se à lateral do tan-que externo. Também fica acoplado ao tanqueexterno o Ônibus Espacial propriamente dito.Quando vazios, os aceleradores sólidos sãoalijados. Mais tarde, o Ônibus Espacial des-carta também o tanque externo.


� 2 bexigas ovais;� linha de pesca de nylon de monofilamento

(qualquer grossura);� 2 canudinhos de plástico (dos mais grossos);� Copo de café de isopor;� Fita isolante;� Tesoura;� Óculos de segurança para todos os alunos;� 2 pregadores de roupa com mola.

Procedimento:1. Passe a linha de pesca por dentro de dois

canudinhos. Estique a linha de um lado aooutro da sala e prenda as pontas. Certifique-se de que ela esteja numa altura suficiente-mente segura para que as pessoas passem porbaixo sem bater nela.

2. Corte um copo de café de isopor pela metadede forma que o bocal forme um anel contínuo.


3. Estique as bexigas antes de enchê-las. Enchaa primeira bexiga com cerca de três quartosde sua capacidade e prenda o gargalo comforça. Enfie o gargalo pelo anel do copo deisopor, torça-o e prenda-o fechado com a aju-da do pregador de roupa. Encha a segundabexiga. Enquanto faz isso, certifique-se de quea parte da frente da segunda bexiga ficará es-tendida através do anel uma pequena distân-cia. À medida que a segunda bexiga se infla,ela pressionará o gargalo da segunda bexigae assumirá o trabalho do pregador, seguran-do o gargalo sem deixar escapar o ar. Podeser necessário um pouco de prática para con-seguir fazer isso. Prenda também o gargaloda segunda bexiga.

4. Leve as bexigas para uma extremidade da li-nha de pesca e prenda com fita isolante cadabexiga a um canudinho. As bexigas devemficar paralelas à linha de pesca.

5. Remova o pregador do gargalo da primeirabexiga e destorça-o. Remova o gargalo dasegunda bexiga, mas continue segurando como dedo.

6. Se quiser pode fazer uma contagem regressivapara os foguetes enquanto segura com os de-dos os gargalos. O gás que irá escapar irá im-pulsionar as duas bexigas ao longo da linhade pesca. Quando a primeira bexiga ficar va-zia, ela irá automaticamente soltar o gargaloda segunda bexiga que continuará a viagem.

7. Distribua as folhas de desenho e peça aosalunos para projetarem e descreverem seupróprio foguete de múltiplos estágios.

Avaliação:Recolha os desenhos e coloque-os em um mu-ral. Peça a cada aluno para explicar seu fogueteà classe.

Aprofundamento:� Estimule os alunos a tentarem outros arranjos

de lançamento com bexigas uma ao lado daoutra ou com três estágios.

� Os alunos conseguiriam fazer um balão de trêsestágios voar sem a linha como guia? Comoos balões podem ser modificados para tornarisso possível?


Seu Nome:

Nome do Foguete:

Folha de ProjetoProjete um foguete que tenha, pelomenos, dois estágios. No espaçoabaixo, descreva o que cadaestágio irá fazer. Não esqueça deincluir um lugar para carga etripulação.

Descrição

FOGUETE VISTODE LADO

FOGUETE VISTODE CIMA



Foguete como Meio de Transporte

Objetivo:Resolver o problema de se levantar uma carga com o uso deum foguete feito com bexiga.

Descrição:Os alunos constroem um foguete com bexiga e o utilizampara levar uma carga consistindo em clipes para papel.

Padrões de Ciências:Ciência como QuestionamentoCiências Físicas - Posição e movimento dosobjetosCiência e Tecnologia - Capacidades de pro-jeto tecnológico

Habilidades do Processo Científico:ObservaçãoComunicaçãoMedidaColeta de DadosInferênciaPrevisãoConstrução de ModelosControle de VariáveisCapacidade de Definição OperacionalInvestigação

Padrões de Matemática:Matemática como Solução de ProblemasMatemática como ComunicaçãoMatemática como RaciocínioConexões MatemáticasComputação e EstimativaMedidas

Gerenciamento:Essa atividade irá funcionar melhor com gru-pos de três ou quatro alunos. Ela tomará apro-ximadamente uma hora. A atividade enfoca osprocessos científicos de experimentação.

Informações de Referência:A massa de um foguete pode fazer a diferençaentre um vôo bem-sucedido e um foguete queapenas fica parado na plataforma de lançamen-to. Como princípio básico do vôo de um fogue-te, o foguete deixará a plataforma de lançamen-to quando seu motor produzir um empuxo queseja maior do que a massa total do veículo.

Foguetes grandes, capazes de levantar uma naveespacial até o espaço, apresentam sérios pro-blemas de peso. Para chegar ao espaço e a ve-locidades orbitais adequadas, é necessária umagrande quantidade de combustível; portanto, ostanques, os motores e os equipamentos a elesassociados tornam-se maiores. Até um certoponto, foguetes maiores vão mais longe do quefoguetes menores, mas quando ficam grandes de-mais, suas estruturas fazem com que pesem muito.


� Bexigas de festa grandes e longas (Váriaspor equipe);

� Linha de pesca;� Canudinhos;� Pequenos copos de papel;� Clipes para papel;� Fita adesiva;� Pregadores de roupa;� Balanças.


Uma solução para o problema dos foguetes gi-gantes pesarem muito pode ser atribuída ao fa-bricante de fogos de artifício do século XVI,Johann Schmidlap. Schmidlap acoplou peque-nos foguetes no topo de foguetes maiores. Quan-do os foguetes maiores consumiam todo seucombustível, a carcaça caía e os outros fogue-tes remanescentes acendiam. Desse modo, con-seguia atingir altitudes maiores.

Essa técnica de construção de foguetes é cha-mada de estágios. Graças à construção em está-gios, podemos, não só chegar ao espaço sideralno Ônibus Espacial, mas também ir à Lua e aoutros planetas usando várias naves.

Procedimento:1. Prenda uma linha de pesca no teto da sala

ou o mais alto que conseguir numa parede.Tente prender um clipe em uma linha de pes-ca e prendê-la nos ganchos de alguma lumi-nária ou do revestimento do teto. Deixe alinha na vertical até o chão ou até uma mesa.Será necessária uma linha para cada grupo.Observação: a linha pode estar marcada comunidades métricas para ajudar os alunos adeterminar a distância percorrida pelo fo-guete.

2. Encha o bexiga e segure-a fechada com o pre-gador de roupa. Antes do lançamento vocêsoltará o pregador.

3. Use o copo de papel como plataforma de cargapara levar os pesos. Prenda o copo na bexi-ga usando fita adesiva. Estimule os alunos apensarem em locais criativos para prende-rem o copo na bexiga.

4. Prenda o canudinho na lateral de sua bexigausando fita adesiva. Certifique-se de que ocanudinho está exatamente paralelo à lateralda bexiga. Isso será seu guia e ligação com alinha de pesca.

5. Passe a linha de pesca por dentro do canudi-nho. O lançamento agora é possível com asimples retirada do pregador de roupa.

Observação: A linha de pesca deve estarbem esticada para que o foguete viaje comsucesso, e o gargalo da bexiga tem de serdistorcido.

6. Depois de fazerem as tentativas com suasbexigas, peça aos alunos que façam uma pre-visão do peso que conseguirão levantar até oteto. Permita aos alunos modificarem seu pro-jeto de modo que a capacidade de carga pos-sa aumentar a cada tentativa. (Por exemplo:acrescentar outras bexigas, mudar a locali-zação da plataforma de carga, substituir a be-xiga inicial à medida que perde parte de suaelasticidade, permitindo, assim, que se man-tenha o mesmo empuxo etc.)

Discussão:1. Compare o que você aprendeu sobre bexigas

e foguetes.

2. Por que a bexiga é forçada ao longo da linhade pesca?

Avaliação:Compare os resultados dos lançamentos dos alu-nos. Peça aos alunos que discutam os elemen-tos de projeto que tornaram seus lançamentosmais bem-sucedidos e as idéias que eles achamque podem ser usadas para criar um foguete ca-paz de levantar um peso ainda maior com sucesso.

Aprofundamento:� Você pode eliminar o copo descartável do fo-

guete e, ainda assim, conseguir que ele leveos clipes?

� Se cada bexiga custasse um milhão de dóla-res e você precisasse levar 100 clipes, quan-to dinheiro seria necessário? Você conseguepensar em uma maneira de cortar esses cus-tos?

� Sem prender o copinho como um recipientede carga, faça os alunos medirem a distânciapercorrida pela bexiga ao longo da linha nahorizontal, na vertical e a 45 graus, usandounidades métricas. Discuta as diferenças.


Faça uma previsão de quanto peso seu foguete será capaz de levar até o teto.

(2 clipes pequenos = aproximadamente 1 grama)

Foguete como Meio de Transporte

Tendo por base seu melhor lançamento:�Qual foi a quantidade máxima de peso que você foi capaz de levantar até o teto?

Explique como projetou seu foguete paralevar o peso máximo ao teto?

Teste Peso Levantado Resultados do Teste

12

3

4

Equipe do Foguete:

�De que outras maneiras você poderia aumentar a capacidade de carga de seu foguete?

��

��

Esboço do seu foguete




Objetivo:Estimar a altitude que um foguete atinge du-rante o vôo.

Descrição:Nesta atividade, os alunos constroem dispo-sitivos simples de rastreamento de altitude paradeterminar a altitude atingida por um fogueteem seu vôo.

Padrões de Ciências:Ciências Físicas - Posição e movimento dosobjetosCiência e Tecnologia - Capacidades de pro-jeto tecnológicoCiência e Tecnologia - Entendimento sobreciência e tecnologia

Habilidades do Processo Científico:ObservaçãoMedidaColeta de DadosInterpretação de Dados

Padrões de Matemática:Matemática como ComunicaçãoMatemática como RaciocínioConexões MatemáticasEstimativaSenso Numérico e NumeraçãoGeometria e Senso EspacialMedidasTrigonometria

Gerenciamento:Determinar a altitude alcançada por um fogueteno vôo é uma atividade para ser feita em equi-pe. Enquanto um grupo de alunos prepara e lan-ça um foguete, um segundo grupo mede a altitude

alcançada por ele através da estimativa do ân-gulo do foguete em seu ponto mais alto a partirde uma estação de rastreamento. O ângulo é,então, colocado no medidor de rastreamento dealtitude e faz-se a leitura da altitude. Os papéissão trocados para que todos possam ter a opor-tunidade de lançar e de medir a altitude. De-pendendo do número de lançamentos e depen-dendo também se cada aluno fará seu própriomedidor de altitude, a atividade pode ocuparuma ou duas horas. Enquanto esperam os lança-mentos ou a medição, os alunos podem traba-lhar em outros projetos.


� Desenho do rastreador de altitude;� Desenho do medidor de altitude;� Linha ou barbante fino;� Restos de papelão ou cartolina;� Cola;� Fita adesiva de celofane;� Arruela pequena;� Prendedor de papel de latão (para pasta

tipo fichário);� Tesoura;� Estilete e superfície de apoio para corte;� Metro ou régua métrica;� Foguete e lançador.

Olhe o n

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Rastreador

de Altitude

Este Rastreador de

Altitude pertence a:


O rastreador da altitude construído nesta ativi-dade pode ser usado com as atividades Fogue-tes de Papel (página 68) , 3-2-1 Fogo! (página60) e Foguete de Garrafa (página 98) e comfoguetes comercialmente disponíveis. O Medi-dor de Altitude é calibrado para distâncias de5, 15 e 30 metros. Use a distância de 5 metrospara as atividades Foguetes de Papel e 3-2-1Fogo! Use a distância de 15 metros para a ati-vidade Projeto X-35 e use a distância de 30metros para o lançamento de modelos de fogue-tes disponíveis no mercado.

Por razões práticas, o Medidor de Altitude foiprojetado para ângulos em incrementos de 5graus. Alunos mais novos podem ter dificulda-des para obter medidas precisas de ângulos comesse dispositivo. Para simplificar, arredonde asmedidas para o incremento de 5 graus mais pró-ximo e leia a altitude alcançada diretamente doMedidor. Se desejar, pode determinar a altitu-de para ângulos entre os incrementos acrescen-tando altitudes acima e abaixo do ângulo e di-vidindo por 2. Mais adiante, nos procedimen-tos, apresentamos um método mais preciso paradeterminar altitudes.

Um auxiliar do professor ou outro aluno poderecortar as três janelas do Medidor de Altitude.Um estilete e uma lâmina afiada sobre uma su-perfície apropriada para corte podem funcio-nar bem. O Medidor de Altitude é simples osuficiente para que todos possam fazer o seu,mas podem fazer em grupos. Os alunos devempraticar um pouco e usar o medidor em objetoscuja altura eles conheçam, como um prédio ouo mastro de uma bandeira antes de calcular aaltitude do foguete.

Informações de Referência:Esta atividade usa trigonometria simples paradeterminar a altitude alcançada por um foguetedurante o vôo. Assume-se, na atividade, que ofoguete viaje em linha reta a partir da platafor-ma de lançamento. Se o foguete sair do ângulode 90º, a precisão do procedimento diminuirá.Por exemplo, se o foguete sobe e se curva paracima de uma plataforma de rastreamento, na qualo ângulo é medido, o cálculo da altitude resul-tará em uma resposta mais alta do que a altitude

alcançada. Por outro lado, se ele curvar paralonge do local de medida, a altura registradapode ser menor do que a alcançada. A preci-são do rastreamento pode ser aumentada como uso de mais de uma estação de rastreamentopara medir a altitude do foguete. Coloque umasegunda ou terceira estação de rastreamentoem diferentes pontos. A média entre as trêsmedidas reduzirá o erro individual de cadauma delas.

Procedimento:Construção do Rastreador de Altitude

1. Cole o desenho do Rastreador de Altitudeem um pedaço de papelão. Não cole a partepontilhada acima da linha tracejada.

2. Corte o desenho e o papelão ao longo daslinhas externas.

3. Enrole a parte do desenho que não foi coladaem um tubo e prenda com fita adesiva, comomostra a ilustração.

4. Faça um pequeno furo no vértice do quadrantedo esquadro.

Rastreador

de Altitude

Este Rastreador de

Altitude pertence a:


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metros

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MEDIDOR DE ALTITUDE

Gire o

nariz

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guete

1. Monte uma estação de rastreamento em lo-cal próximo do local de lançamento.Dependendo da altitude esperadapara o foguete, a estação derastreamento deverá estar a 5, 15ou 30 metros. (Geralmente, adistância de 5 metros é sufi-ciente para os foguetes de pa-pel e os de comprimido efer-vescente. A distância de 15metros é suficiente para os fo-guetes de garrafa e a de 30metros é suficiente para fogue-tes comprados prontos).

2. Lançado o foguete, a pessoa respon-sável pelo rastreamento seguirá o vôo,olhando pelo tubo do rastreador. Orastreador deverá ser segurado como umaarma e mantido no mesmo nível do foguete

5. Passe pelo furo uma linha ou barbante fino.Faça um nó por trás.

6. Complete o rastreador pendurando uma pe-quena arruela na outra extremidade da linha,como mostra o diagrama da página anterior.

Procedimento:Como Usar o Rastreador de Altitude

15 metros

Distância

no momento do lançamento. Continue miran-do o foguete até o ponto mais alto atingidopor ele no céu. Peça a um segundo aluno queleia o ângulo que a linha está marcando noquadrante do transferidor. Registre o ângulo.

Procedimento:Construção do Medidor de Altitude

1. Copie os dois desenhos para o Medidor deAltitude em papel grosso ou cole os dese-nhos em cartolina. Recorte os desenhos.

2. Coloque o desenho de cima sobre uma su-perfície de corte e recorte as três janelas.

3. Prenda os dois desenhos na parte central ondeestá marcado. Use um prendedor de papel delatão para prender os dois círculos. Os doispedaços devem girar livremente.

Procedimento:Como Determinar a Altitude

1. Use o Medidor de Altitude para determinar aaltura atingida pelo foguete. Para fazê-lo, gireo círculo de dentro para que o nariz do fo-guete aponte para o ângulo medido na etapa

2 do procedi-mento ante-

rior.


Altitude = tan 28º x 15 mAltitude = 0,5317 x 15 m = 7,97 m

3. Pode-se melhorar ainda mais a precisão damedida com o uso de duas estações derastreamento. A média das medidas das duasestações resultará numa maior precisão. Vejaa figura abaixo.

Avaliação:Peça aos alunos para demonstrarem sua capa-cidade de medir a altitude, olhando para um ob-jeto parado cuja altura conheçam e compare osresultados. Se aplicarem duas estações derastreamento, compare as medidas de ambas.

Aprofundamento:� Por que a altura da pessoa que está seguran-

do o rastreador deve ser acrescentada à me-dida da altura do foguete? Guias curricula-res para a fabricação de foguetes (disponí-veis em empresas de suprimentos para fo-guetes) oferecem instruções sobre meios maissofisticados para medir a altitude. Essas ati-vidades envolvem as medições com duas es-tações e medidas com bússola e funçõestrigonométricas.

2. Leia a altitude do foguete olhando na janela.Se você usou uma distância de 5 metros, aaltitude do foguete estará na janela abaixodo número 5. Para conseguir uma medidamais precisa, acrescente a altura da pessoaque está segurando o rastreador para calcu-lar a altitude. Se o ângulo cair entre duasmarcas de graus, faça a média dos númerosacima ou abaixo das marcas.

Rastreamento de Altitude Avançado:1. Pode-se construir um dispositivo mais avan-

çado para o rastreamento da altitude, substi-tuindo-se o tubo enrolado por um canudinhode milkshake. Use cola branca para colar ocanudinho na linha de 90 graus do transferidor.

2. Depois de determinado o ângulo do foguete,use a seguinte equação para determinar a al-titude do foguete:

Altitude = tan∠∠∠∠∠ x distância

Use uma calculadora com funçõestrigonométricas para resolver o problema ou usea tabela de tangentes da página 95. Por exem-plo, se o ângulo medido for 28 graus e a distân-cia para 15 metros, a altitude será 7,97 metros.

Altitud

e Est

imad

a 36

m Altitude Estimada 30 m

Rastreamento com duas EstaçõesUse a média das duas estações

30 metros

Distância

30 metros

Distância


Enrole esta parte e prenda a extremidadesuperior à linha tracejada. Molde esta partecomo um tubo.

Rastreadorde Altitude

Este Rastreador de Altitudepertence a:

93

FO

GU

ET

ES - M

anual do Professor com A

tividades de Ciências, M

atemática e Tecnologia - U

niversidade do Vale do Paraíba

Olhe o número dentro da janela para adistância entre sua estação derastreamento e o local de lançamento.O número dirá a você a altitude atingidapelo foguete em metros.

MEDIDOR DE ALTITUDE

Gire o nariz do foguete para o ângulomedido

DISTÂNCIA


CÍR

CU

LO

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DID

OR

DE

ALT

ITU

DE


Tabela de Tangentes

Grau Grau Grau Tan Tan Tan



Lançador de Foguete de Garrafa

Objetivo:Construir um lançador de foguete de garrafa para usar comas atividades Foguete de Garrafa e Projeto X-35.

Descrição:Os alunos constroem um lançador de foguete de garrafa commateriais comuns e usando ferramentas simples.

Padrões de Ciências:Ciências Físicas - Posição e movimento dosobjetosCiência e Tecnologia - Capacidades de pro-jeto tecnológico

Habilidades do Processo Científico:Medidas

Padrões de Matemática:Conexões MatemáticasMedidas

Gerenciamento:Consulte a lista de materiais e ferramentas paradeterminar quais os materiais necessários paraa construção de um lançador de foguete de gar-rafa. O lançador é simples e barato para cons-truir. A pressão do ar é conseguida através deuma bomba manual de encher pneu de bicicleta.A bomba deve ter um leitor de pressão paracomparações precisas entre diferentes lança-mentos. A maioria das peças necessárias estãodisponíveis em lojas de material de construção.Além disso, será necessária uma válvula de pneuque pode ser adquirida em uma loja deautopeças e uma rolha de garrafa de borrachaque pode ser conseguida no laboratório esco-lar. A tarefa mais difícil é fazer um furo de 3/8de polegada na placa de emenda incluída na listade materiais. As furadeiras elétricas são co-muns. Se não conseguir uma emprestada, ou nãoquiser fazer os furos na placa de metal, encontre

alguém que possa fazer essa tarefa para você.Peça a um professor de aulas práticas de mar-cenaria ou mecânica, ou um aluno, ou estagiá-rio ou pai de aluno para ajudar.Se quiser que cada aluno construa um foguetede garrafa, será bom ter mais de um lançador.Como os foguetes são projéteis, o uso de mais deum lançador terá de ser coordenado muito bem. Vejaas instruções de segurança para o lançamento.


� 4 cantoneiras de ferro em “L” de 13 cmcom 12 parafusos de 3/4 para madeira quesirvam para a cantoneira;

� 1 placa de emenda de 13 cm;� 2 pregos de 6 polegadas;� 2 pregos de 10 polegadas ou estacas de

metal para barraca de camping;� 2 cavilhas de carroceria de 5 polegadas por 1/4

de polegada com seis porcas de 1/4 depolegada;

� 1 parafuso de argola de 3 polegadas comduas porcas e arruelas;

� 4 arruelas de 3/4 de polegada de diâmetropara encaixarem-se nas cavilhas;

� 1 jogo de 3 arruelas de borracha;� 1 válvula de pneu sem câmara do tipo de

encaixar (furo pequeno de 0,453 cm, com5 cm de comprimento);

� Placa de madeira de 12 x 18 x 3/4 depolegada;

� 1 garrafa plástica de 2 litros;� Furadeira elétrica e brocas incluindo a de 3/8 de

polegada;� Chave de fenda;� Alicate ou chave de boca que se encaixe

nas porcas;� Morsa;� Barbante de 0,5 cm com 3,5 m de

comprimento;� Lápis;� Bomba de encher pneu de bicicleta com

medidor.


Informações de Referência:Como acontece com a bexiga de festa, o arpressuriza o foguete de garrafa. Quando lança-do de sua plataforma de lançamento, o ar esca-pa da garrafa, provocando uma força de açãoacompanhada por uma reação igual e oposta(Terceira Lei do Movimento de Newton). Oaumento da pressão interna do foguete produzum maior empuxo já que uma grande quantida-de de ar de dentro da garrafa escapa com umaaceleração maior (Segunda Lei do Movimentode Newton). O acréscimo de uma pequena quan-tidade de água dentro da garrafa aumenta a for-ça de ação. A água sai da garrafa antes do ar,transformando o foguete de garrafa em uma ver-são maior dos foguetes de água de brinquedoque estão à venda.

Instruções para a Construção:1. Prepare a rolha aumentando o furo com a

furadeira. Prenda a rolha firmemente com amorsa e delicadamente aumente o furo comuma furadeira elétrica e uma broca de 3/8 depolegada. A borracha irá esticar durante ocorte, tornando o furo final um pouco menordo que 3/8 de polegada.

2. Remova a rolha da morsa e empurre o ladoda válvula de agulha da válvula de pneu paradentro da rolha do lado estreito para o ladomais largo.

3. Prepare a placa de montagem furando um ori-fício de 3/8 de polegada através do centroda placa. Prenda a placa com a morsadurante a perfuração e use óculos desegurança.Aumente os furos dos lados opostos

das placas, usando uma broca um pouco mai-or do que os furos. Os furos devem ter diâ-metro suficiente para permitir a passagem dascavilhas para carroceria. (Veja Montagem daPlaca de Emenda e Diagrama da Rolha.)

4. Coloque a placa de emenda no centro da basede madeira e marque os centros dos dois ori-fícios externos que você aumentou. Faça osfuros na madeira com tamanho suficiente parapermitir a passagem das cavilhas paracarroceria.

5. Empurre e gire a válvula de pneu para dentrodo furo que você fez no centro da placa demontagem. O lado mais largo da rolha deveficar em contato com a placa.

Válvula para pneu Rolha deborracha

Cavilha paracarroceria

Porca

Arruela

PorcaPrenda a bombade encher pneude bicicleta aqui

Placa deemenda

Base de madeira

Montagem da Placa de Emenda e da Rolha

GargaloBarra para fazer forçapara baixo

Placa deemenda

Cantoneirade ferro

Cavilha paracarroceria

Base de madeira

Posicionamento das Cantoneiras de Ferro

6. Insira as cavilhas através da base de madeirade baixo para cima. Coloque uma porcasextavada em cada cavilha e aperte a porcapara que a cabeça da cavilha entre na madeira.

7. Parafuse uma segunda porca sobre cada pa-rafuso e gire-a até cerca da metade do com-primento da cavilha. Coloque uma arruela so-bre cada porca e depois encaixe a placa demontagem sobre as duas cavilhas.

8. Coloque uma garrafa de 2 litros de refrige-rante de cabeça para baixo, pressionando obocal para que a rolha entre nele. Você usaráa medida da parte mais larga do bocal para opróximo passo.


9. Posicione as duas cantoneiras como se fos-sem aparadores de livros. Insira um pregoatravés do furo de cima de cada cantoneira.Deslize as cantoneiras para perto do gargaloda garrafa para que o prego fique em contatoexatamente acima da borda do gargalo. O pre-go segurará a garrafa no lugar quando vocêestiver bombeando o foguete. Se a garrafaficar muito baixa, ajuste as porcas abaixo daplaca de montagem dos dois lados paralevantá-la.

10.Faça com as duas outras cantoneiras exata-mente a mesma coisa da etapa anterior. Co-loque-as do outro lado da garrafa. Quandovocê alinhar as cantoneiras para que os pre-gos fiquem acima e segurem o gargalo da gar-rafa, marque os centros dos orifícios na basede madeira. Para um parafusamento mais pre-ciso, faça pequenos furos de guia para cadaparafuso e depois parafuse as cantoneiras fir-memente à base.

11.Instale o parafuso de argola na parte externados furos opostos para segurar os pregos deprender no chão. Faça um furo e prenda oparafuso no lugar com arruelas e porcas emcima e embaixo.

12.Encaixe a corda de puxar para o lançamentona parte de cima de cada prego. Passe a cor-da pela argola.

13.Faça os ajustes finais para o lançadoracoplando a bomba de pneu à válvula e bom-beando a garrafa. Veja as medidas de segu-rança para o lançamento. Se o ar sair pelaslaterais da rolha é porque ela está muito frou-xa. Use um alicate ou chave de boca paralevantar os dois lados da placa de montagempara pressionar mais a rolha com um poucomais de força do gargalo. Quando a posiçãoestiver satisfatória, aperte as porcassextavadas remanescentes sobre a placa demontagem para segurar a placa na mesmaposição.

14.Perfure dois furos através da base de madei-ra ao longo de uma das laterais. Os furos de-vem ser suficientemente grandes para permi-

tir a passagem de pregos grandes ou estacasde barraca. Quando a plataforma de lança-mento for montada em um gramado, as esta-cas segurarão a plataforma no lugar quandovocê puxar a corda de lançamento. O lançadorestá pronto (veja página 97).

Medidas de Segurança para o Lançamento:1. Escolha um local de lançamento gramado com

pelo menos 30 metros de largura. Coloque olançador no centro do campo e prenda-o nolugar com os pregos ou estacas de barraca.(Se estiver ventando, coloque o lançadormais perto da parte do campo de onde vem ovento de modo que o foguete vá em direçãoao campo na aterrissagem.)

2. Peça a cada aluno ou grupo de alunos quemonte seu próprio foguete na plataforma delançamento, Os outros alunos devem estar avários metros de distância. Será mais fácilmanter os observadores afastados se colocaruma corda ao redor da área de lançamento.

3. Depois de prender o foguete ao lançador, oaluno que estiver bombeando o foguete de-verá usar óculos de segurança. O foguete deveser bombeado até no máximo 50 libras depressão por polegada ao quadrado.

4. Quando estiver completa a pressurização, osalunos devem ficar atrás da corda para a con-tagem regressiva.

5. Antes de fazer a contagem regressiva, certi-fique-se de que não há ninguém na área pre-vista para a queda do foguete. Lance o fo-guete quando essa área estiver vazia.

6. Permita que somente os alunos que estão lan-çando o foguete o recuperem depois da queda.

Aprofundamento:Os seguintes materiais de referência forneceminformações adicionais sobre planos de fogue-tes de garrafa e outras estratégias de ensino:

Hawthorne, M & Saunders, G. (1993), “ItsLaunchtime!” Science and Children, v30n5, pp.17-19, 39.


Rogis, J. (1991), “Soaring with AviationActivities, “ Science Scope, v15n2, pp. 14-17.

Winemiller, J., Pedersen, J. & Bonnstetter, R.(1991), “The Rocket Project,” Science Scope,v15n2, pp. 18-22.

Prego paraprender no chão

Para a bomba

Barbante para liberaro lançamento

Lançador Completo Pronto para Ignição



Foguete de Garrafa

Objetivo:Construir e lançar um foguete de garrafa simples.

Descrição:Trabalhando em equipes, os alunos construirão umsimples foguete de garrafa com garrafas de refrige-rante de 2 litros e outros materiais.

Padrões de Ciências:Ciências Físicas - Posição e movimento dosobjetosCiência e Tecnologia - Capacidades de pro-jeto tecnológico

Habilidades do Processo Científico:MedidasConstrução de Modelos

Padrões de Matemática:Conexões MatemáticasGeometriaMedidas

Gerenciamento:Esta atividade pode ser ministrada isoladamenteou poderá ser incorporada à atividade ProjetoX-35 que é apresentada em seguida. A divisãoda classe em equipes reduzirá a quantidade demateriais necessária. Comece guardando gar-rafas de 2 litros de refrigerante durante váriassemanas para ter uma quantidade suficiente parasua classe. Você precisará de pelo menos umlançador de garrafa. Construa o lançador des-crito na atividade anterior ou obtenha umlançador através de um catálogo de equipamen-tos para aulas de Ciência e Tecnologia.

O modo mais simples de construir os foguetes éusando pistolas de cola quente de baixa tempe-ratura que são encontradas em lojas de artesa-nato. As pistolas de cola quente de alta tem-

peratura farão o plástico da garrafa derreter.Forneça uma pistola de cola quente para cadamesa ou monte estações de colagem em dife-rentes partes da sala.

Junte diversos materiais para decoração antesde iniciar a atividade para que os alunos pos-sam personalizar seus foguetes. Quando os fo-guetes estiverem completos, experimente-os.Veja a atividade Rastreamento de Altitude quecomeça na página 86 para obter informaçõessobre como determinar a altura atingida pelosfoguetes. Enquanto um grupo de alunos lançaseu foguete, peça a um outro grupo para deter-minar a altitude atingida.

Quando for lançar os foguetes, é importante queos outros alunos fiquem afastados.

A contagem regressiva ajuda os alunos a sabe-rem quando os foguetes serão lançados. Nos gru-pos de discussão, peça a seus alunos que criemas regras de segurança para os lançamentos que


� Garrafas de plástico de refrigerante de 2litros;

� Pistola de cola quente de baixatemperatura;

� Folha de cartolina;� Fita adesiva;� Massa de modelar;� Tesoura;� Óculos de segurança;� Decalques;� Adesivos;� Canetas permanentes;� Plataforma de lançamento da atividade

Lançador de Foguete de Garrafa.


todos os alunos devam seguir. Inclua qual a dis-tância que deve haver entre o foguete e o restoda classe, quantas pessoas devem preparar ofoguete para o lançamento, quem deve recuperá-loapós sua queda etc.

Informações de Referência:Os foguetes de garrafa são excelentes disposi-tivos para a investigação das Três Leis do Mo-vimento de Newton. O foguete permanecerá naplataforma de lançamento até que uma forçadesequilibrada aja impulsionando-o para cima(Primeira Lei). A quantidade de força dependeda quantidade de ar bombeado dentro do fogue-te (Segunda Lei). Você pode aumentar a forçaacrescentando uma pequena quantidade de águaao foguete. Isso aumenta a massa que o fogueteexpele através da pressão do ar. Finalmente, aforça de ação do ar (e água) à medida que saipelo gargalo cria uma força de reação igual eem sentido oposto, impulsionando o foguete paracima (Terceira Lei).A quarta instrução na Página do Aluno pede aosalunos para colocarem massa de modelar nonariz do foguete. A colocação de cerca de 50 a100 gramas de massa no cone ajuda a estabili-zar o foguete, movendo o centro da massa paralonge do centro de pressão. Há, nas páginas 27-28 uma explicação mais completa sobre comoisso funciona.

Procedimentos:Veja a Folha do Aluno para ver os procedimen-tos e instruções opcionais para a confecção dehelicópteros de papel. Veja a seção deAprofundamento abaixo para obter maiores de-talhes sobre como usar os helicópteros.

Avaliação:Avalie cada foguete de garrafa sobre sua quali-dade de construção. Observe como as aletasestão alinhadas e se ligam à garrafa. Observetambém se o nariz está bem centralizado no altodo foguete. Se preferir medir a altura do vôodos foguetes, compare a altura que os foguetesatingiram com seu projeto e a qualidade de suaconstrução.

Aprofundamento:� Desafie as equipes de foguetes a inventarem

uma maneira de acoplar um pára-quedas aofoguete que abra quando o foguete começar adescer.

� Os pára-quedas para foguetes de garrafa po-dem ser feitos com um saco plástico e bar-bante. O cone do nariz é colocado no alto dofoguete meramente para o lançamento. O coneprecisa estar bem preso para o lançamento,senão irá sair do lugar. A massa de modelardo cone pode fazê-lo cair, abrindo o pára-que-das ou helicópteros de papel, depois que ofoguete virar para baixo no ponto mais altodo seu vôo.

� Estenda o tubo de cartolina acima da partearredondada da garrafa. Isso criará um com-partimento de carga para o levantamento devários itens com o foguete. Os compartimen-tos de carga podem incluir rabiolas ou heli-cópteros de papel que girarão quando o fo-guete chegar ao ponto mais alto de seu vôo.Copie e distribua a página sobre como cons-truir helicópteros de papel. Peça aos alunospara identificarem outras cargas possíveis parao foguete. Se os alunos sugerirem o lançamentode pequenos animais com seus foguetes dis-cuta com eles qual o objetivo e os perigos aque eles estarão sujeitos se realmente os lan-çarem.

� Conduza experimentos de vôo variando aquantidade de pressão de ar e a quantidade deágua dentro da garrafa antes do lançamento.Peça aos alunos para desenvolverem proce-dimentos de testes experimentais e controlespara variáveis.

� Conduza lançamentos noturnos espetacularesde foguetes de garrafa. Faça os foguetes fica-rem visíveis no vôo colando com fita adesivaum pequeno bastão de luz química perto donariz de cada foguete. Esses bastões encon-tram-se à venda em lojas de brinquedos e decamping2 e podem ser usados para muitosvôos. Esta é uma atividade especialmenteapropriada para acampamentos de férias dotipo “acampamento espacial”.

2 N. T.: Nos Estados Unidos. Lá também esse produtopode ser encontrado em fornecedores de materiais paraindústria, pois consistem em dispositivos de sinaliza-ção de emergência.


Como Construir um Foguete de Garrafa

6. Decore seu foguete.

1. Enrole a cartolina em volta de uma gar-rafa de refrigerante e prenda com colaou fita adesiva.

2. Corte várias aletas de qualquer formatoe cole-as no tubo.

3. Forme um cone e prenda-o com fita ade-siva ou cola.

4. Pressione uma bola de massa de mode-lar para dentro da ponta do cone.

5. Prenda o cone na parte de baixo da gar-rafa com cola ou fita adesiva.


Planos para os Helicópteros de Papel

1. Recorte nas linhascontínuas. Dobre naslinhas pontilhadas

2. Dobre A e Bno meio

3. Dobre Cpara cima

4. Dobre as lâminas dahélice para fora.

Modelo do Helicóptero dePapel

5. Teste o vôo deixando cair de umaaltura acima de sua cabeça.



Projeto X-35

Objetivo:Demonstrar os princípios da ciência da construção de fo-guetes através de uma simulação cooperativa de soluçãode problemas.

Descrição:As equipes simulam o desenvolvimento de uma propostacomercial para projetar, construir e lançar um foguete.

Padrões de Ciências:Ciência como QuestionamentoCiências Físicas - Posição e movimento dosobjetosCiência e Tecnologia - Capacidades de pro-jeto tecnológicoCiência sob Perspectivas Pessoais e Sociais- Ciência e tecnologia em desafios locais

Habilidades do Processos Científicos:ObservaçãoComunicaçãoMedidasColeta de DadosInferênciaPrevisãoConstrução de ModelosInterpretação de DadosControle de VariáveisCapacidade de Definição OperacionalInvestigação

Padrões de Matemática:Matemática como Solução de ProblemasMatemática como ComunicaçãoMatemática como RaciocínioConexões MatemáticasComputação e EstimativaNúmeros e Relações entre NúmerosGeometriaMedidasFunções

Gerenciamento:Antes de iniciar este projeto, os alunos têm aoportunidade de projetar, construir e lançar umfoguete de garrafa, avaliar vários volumes deágua e pressão de ar, e calcular a altitude atin-gida por esses foguetes. Veja as atividades Fo-guete de Garrafa (página 98) e Rastreamentode Altitude (página 86).

MATERIAIS E FERRAMENTAS(É necessária uma lista desta para cada grupo)

� Garrafas de refrigerante de 2 litros;� Garrafa de refrigerante de 1 litro;� Embalagens de filme de 35 mm;� Latas de refrigerante de alumínio;� Restos de papelão e cartolina;� Placas grandes de papelão;� Faixa flexível para conexão de tubos de

encanamento;� Fita isolante;� Bastões de cola (para pistola de cola

quente);� Pistola de cola quente de baixa

temperatura;� Água;� Massa de modelar;� Sacos plásticos para lixo;� Papel crepon;� Barbante;� Tinta;� Óculos de segurança;� Lançador de Foguete de Garrafa (veja

página 94);� Medidor de Altitude (veja p. 91).

Pro

jeto


Projeto

Este projeto foi idealizado para oferecer aosalunos a oportunidade de participarem de umaabordagem interdisciplinar de habilidades ne-cessárias para a vida adulta. Os alunos traba-lham em equipes de três. Cada membro tem ta-refas específicas para ajudar a equipe a funcio-nar com eficiência. Os membros da equipe es-tarão divididos em: Gerente de Projeto, Dire-tor de Orçamento e Diretor de Projeto e Lança-mento. A seção do aluno fornece os crachás eas tarefas.

O projeto leva aproximadamente duas semanaspara ser completado e isso inclui uma progra-mação diária de tarefas. Os alunos podem pre-cisar de mais algum tempo para completar astarefas diárias.

Junte materiais de construção e tire cópias detodas as folhas impressas necessárias para oinício da atividade. Tire várias cópias dos for-mulários de pedidos e das folhas de cheques depagamento para cada grupo.

Dê tempo suficiente no primeiro dia para que osalunos leiam e discutam todas as folhas e deter-minem como abordarão a programação do pro-jeto. Enfatize a folha de pontos dos alunos parapermitir um entendimento claro dos critérios queserão usados para a avaliação do projeto.

Informações de Referência:Este projeto oferece aos alunos uma atividadeempolgante para descobrir as demonstraçõespráticas de força e movimento em experimen-tos reais e, ao mesmo tempo, lida com restri-ções de orçamento e prazos como em situaçõesda vida real.

Os alunos devem ter um conhecimento básicosobre foguetes relacionados às Leis do Movi-mento de Newton, encontradas na página 20-24, e da Construção de Foguetes na Prática dapágina 25, antes de iniciar o projeto.

Procedimento:Veja a folha do aluno. Os eventos para os diasnº 3 e nº 6 requerem a demonstração do profes-sor sobre como fazer os cones do nariz do fo-guete e como determinar o centro da massa e ocentro da pressão.

Avaliação:A avaliação será baseada na documentação detrês áreas designadas: o diário de projeto decada grupo, formato e resultados de lançamen-to. Veja a Folha de Pontos do Projeto X-35 paraobtenção de maiores detalhes (página 120).


Os objetivos do Projeto X-35 são:

a. Projetar e desenhar um plano de foguete de garrafa em escala (1 quadrado =2 cm).

b. Desenvolver um orçamento para o projeto e permanecer dentro do orçamentoaprovado.

c. Construir um foguete de teste usando o orçamento e os planos desenvolvidospor sua equipe.

d. Identificar as especificações do foguete e avaliar a sua estabilidade através dadeterminação do centro da massa e do centro de pressão, e conduzir um testede giro.

e. Mostrar o projeto do foguete totalmente ilustrado à classe. Inclua: informaçõesdimensionais, localização do centro da massa, do centro de pressão e informa-ções de vôo, como tempo no ar e altitude alcançada.

f. Testar com sucesso o foguete conseguindo uma distância vertical máxima eprecisão.

g. Completar o diário do foguete com sucesso e precisão.

h. Desenvolver uma análise de custo e demonstrar o lançamento mais eficienteeconomicamente.

Data limite para apresentação das propostas:Duas (2) semanas.

Abertura de Concorrência

A Autoridade Espacial Norte-Americana (USA) estáabrindo uma concorrência para um novo fogueteavançado que reduzirá os custos do lançamento decargas à órbita da Terra. As empresas interessadas sãoconvidadas a submeter propostas aos Estados Unidospara o projeto e construção de um foguete que atendaaos seguintes critérios.

Pro

jeto


Programação do Projeto

Programação do Projeto X-35

1º Dia�Formar as empresas fabricantes

de foguetes.�Fazer uma lista de todas as idéias

que vêm à mente para o projeto e oorçamento.�Fazer um esboço preliminar do

projeto do foguete.


3º Dia�Demonstração: Construir o cone

do nariz.�Distribuir materiais e iniciar a

construção.


4º Dia�Continuar a construção.


6º Dia�Demonstração: Encontrar o centro

da massa e da pressão.� Introduzir a construção do formato

do foguete e começar a análise dofoguete.


5º Dia�Completar a Construção.


7º Dia�Terminar a construção da estrutura

externa do foguete e completar aanálise pré-lançamento. Prender aparte externa.�Fazer o teste de giro.


9º Dia�Completar os resultados pós-

lançamento, documentação dodesenho da estrutura externa.�Preparar diário para o professor

recolher.�Entregar a documentação e o

diário no início da aula de amanhã.


8º Dia�Dia do lançamento!


2º Dia�Desenvolver materiais e a lista do

orçamento.�Desenvolver desenho em escala.


Avaliação e notas:50% - Documentação: Veja o Projeto do Diário abaixo. Deve ser completa, limpa,correta e entregue no prazo.

25% - Demonstração e documentação adequadas para o desenho da estrutura externa.

25% - Data de Lançamento: medidas, precisão e abrangência.

Premiação para o Projeto:Os Estados Unidos aprovarão contratos de exploração com as empresas queapresentarem os três melhores projetos de foguetes com base nos critérios acima.Os prêmios serão dos seguintes valores:

Primeiro Lugar: $10.000.000Segundo Lugar: $ 5.000.000Terceiro Lugar: $ 3.000.000

Diário do Projeto: Marque os itens à medida que os for completando:

1. Capa criativa com os nomes dos membros, data, número do projeto e nome daempresa.

2. Certificado de Registro da Razão Social (Nome da sua empresa).

3. Desenho em escala dos planos do foguete. Escala indicada com clareza.Legendas: visão superior, lateral e traseira.

4. Projeção de Orçamento.

5. Balanço.

6. Cheques usados. Grampear os cheques em ordem numérica crescente, quatropor folha de papel.3

7. Análise de pré-lançamento.

8. Registros do dia do lançamento.

9. Folha de notas (Parte 3).

Definições e orientações para o Projeto X-35

3 N.T.: Nos Estados Unidos, os cheques pagos, depois de compensados pelo Banco, voltam a quem os emitiupara servir como um controle e até recibo do pagamento. Não são cheques devolvidos sem fundo. São essescheques, comprovantes das despesas feitas, que a equipe tem de organizar e grampear em uma folha depapel, quatro por folha.

109

FO

GU

ET

ES - M

anual do Professor com A

tividades de Ciências, M

atemática e Tecnologia - U

niversidade do Vale do Paraíba

Crachás

Todos os mem

bros dos grupos receberão incumbências específicas para ajudar suas equipes a funcionarem

com sucesso. Todos os m

embros das equipes ajudarão no projeto, na construção, no lançam

ento e nopreenchim

ento dos papéis. Tire cópias ampliadas dos crachás e cole-os em

cartolina (frente e verso). Corte

no lugar indicado e prenda um barbante para que os alunos pendurem

no pescoço.

Diretor deOrçamento

X-35X-35Gerente de

Projeto

X-35Diretor de Projeto

e Lançamento

Tem o controle preciso do dinheiro e dasdespesas, e paga as contas. Deve assinartodos os cheques.� Organizar todos os cheques pagos e

grampear quatro cheques em cadafolha de papel.

� Verificar o orçamento. Ter certeza deque o orçamento mostra realmentetodas as estimativas de custo.

� Verificar o balanço. Ver se as colunasestão completas e indicar um resultadopositivo ou negativo.

� Completar a parte 3 da folha de notas.� Ajudar os outros membros da equipe de

acordo com sua necessidade.

Supervisiona o projeto e a construçãodo foguete. Dirige os outros durante olançamento.� Fazer uma cópia limpa dos Registros

do Dia do Lançamento.� Usar as legendas apropriadas de

acordo com a necessidade.� Organizar para que o grupo faça uma

capa criativa.� Ajudar os outros membros da equipe

de acordo com sua necessidade.

Tem a visão geral do projeto. Supervisionao trabalho dos outros. A única pessoa quepode comunicar-se com o professor.� Arrumar todos os cheques

compensados em ordem numéricaascendente. Fazer uma cópia limpa dodiário do foguete da equipe.

� Usar as legendas apropriadas deacordo com a necessidade.

� Verificar o balanço. Listar os materiaisusados na construção do foguete.

� Completar as informações sobre aestrutura externa do foguete e mostrá-laadequadamente na sala de aula.

� Ajudar os outros membros da equipe deacordo com sua necessidade.

Fren

te do

crachá

Verso

do

crachá


Estado de __________________________

Certificado deRegistro de

Razão Social

Todas as informações contidas neste formuláriosão de domínio público. Preencha com letra de

forma ou datilografe com tinta preta.

Número do Projeto ________

1. Escreva o nome com o qual sua empresa irá funcionar:

______________________________________________________

2. Liste os nomes e os cargos das pessoas responsáveis pelodesenvolvimento de operações sob o nome especificado no item1:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Data de hoje ___________________, _______ Horário da aula ___________

Taxa para registro:Deve acompanhar este formulário uma taxa de $ 25,00.


Cada equipe receberá uma verba de $ 1.000.000. Use o dinheiro de maneira inteligente e mantenha osregistros de todos os gastos. Acabado o dinheiro, você operará no vermelho e isso irá desfavorecer ospontos totais de sua equipe. Se você ficar sem dinheiro na época do lançamento, não poderá comprarcombustível. Você vai ser forçado a lançar o foguete somente com ar comprimido. Você pode querercomprar somente o combustível que puder pagar na época do lançamento.

Todos os materiais comprados das empresas subcontratadas não recomendadas serão avaliados comosujeitos a taxas de importação, 20% do preço pago. Os materiais que não estão na lista das empresas sub-contratadas terão um imposto de originalidade de $5.000,00 por item.

Será cobrada uma taxa de multa pelo atraso no projeto devido a não trabalho, falta de material etc. Essamulta pode ser de até $300.000 por dia.

Lista de Empresas Subcontratadas Aprovadas

Empresa Preço de Mercado

Motor de Garrafa Ltda.Garrafa de 2 litros $200.000Garrafa de 1 litro $150.000

Latas de Alumínio S. A.Lata $ 50.000

Companhia Internacional de PapelPapelão (1 folha) $ 25.000Cartão para etiquetas (1 folha) $ 30.000Papel manilha (1 folha) $ 40.000Painel para desenho do foguete (1 folha) $100.000

Companhia Internacional de Fitas Adesivas e ColasFita adesiva para canos - segmentos de 50 cm $ 50.000Fita isolante para uso em eletricidade - segmentos de 100 cm $ 50.000Refil de cola para pistola de cola quente $ 20.000

Distribuidora de Combustível Aqua Rocket1 ml $ 300

Barbantex S.A.1 m $ 5.000

Fábrica de Laminados Plásticos1 saco $ 5.000

Companhia das MassasMassa de modelar - 100 g $ 5.000

Base de Lançamento da NASALançamento $100.000

Consultoria da NASAPergunta $ 1.000

Orçamento do Projeto X-35


Projeto X-35 Formulário de Pedido

Nome da Empresa: ____________________________________________________

Cheque no._____________ Assinatura do Diretor de Orçamento_____________________________

Data____________ Nome da Empresa Fornecedora______________________________________

Item Pedido Quantidade Custo Unitário Custo Total__________,____ ____________,____


Nome da Empresa: ____________________________________________________





Nome da Empresa: ____________________________________________________





Nome da Empresa: ____________________________________________________





Projeção de Orçamento para o Projeto X-35

Nome da Empresa ___________________________________Registre abaixo todas as despesas que sua empresa planeja efetuar para darandamento ao projeto, construção e lançamento de seu foguete.

Custo TotalItem Fornecedor Quantidade Custo Unitário

Custo Total Projetado

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Guarde este canhoto para seus registros

No. do cheque: ________________

Data: _____________, _______

Pago a: ________________________

_______________________________

Histórico: ______________________

Valor $ De

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linh

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tra

ceja

da

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No. do cheque: ________________

Data: _____________, _______

Nome daEmpresa: ___________________________

Pague à ordem de: ________________________ $

____________________________ Reais e __________________ centavos.

Histórico: _____________________________________________________

___________________ Assinatura Autorizada: _______________________

Ass. do Diretor de Orçamento: ____________________________________


No. do cheque: ________________

Data: _____________, _______

Pago a: ________________________

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Histórico: ______________________

Valor $ De

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No. do cheque: ________________

Data: _____________, _______

Nome daEmpresa: ___________________________

Pague à ordem de: ________________________ $

____________________________ Reais e __________________ centavos.

Histórico: _____________________________________________________




No. do cheque: ________________

Data: _____________, _______

Pago a: ________________________

_______________________________

Histórico: ______________________

Valor $ De

sta

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No. do cheque: ________________

Data: _____________, _______

Nome daEmpresa: ___________________________

Pague à ordem de: ________________________ $

____________________________ Reais e __________________ centavos.

Histórico: _____________________________________________________




No. do cheque: ________________

Data: _____________, _______

Pago a: ________________________

_______________________________

Histórico: ______________________

Valor $ De

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No. do cheque: ________________

Data: _____________, _______

Nome daEmpresa: ___________________________

Pague à ordem de: ________________________ $

____________________________ Reais e __________________ centavos.

Histórico: _____________________________________________________




Balanço do Projeto X-35

Nome da Empresa ___________________________________

BalançoNo. do cheque Data Para Valor

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Nome da Empresa: _______________________________________________________________________

Utilize unidades métricas para medir e registrar os dados nos espaços em branco abaixo. Meça com precisãotodos os objetos que são constantes (como as garrafas) e aqueles que você controla (como tamanho eprojeto das aletas). Se precisar de linhas adicionais use o verso da folha.

Medidas do Foguete paraDesenho em Escala

No. do Projeto: _________________

Data: ________________________

Usando papel quadriculado, desenhe as vistas de lado, de cima e de baixo de seu foguete, em escala (cadaquadrado = 2 cm), com base nas medidas registradas acima. Anexe seus desenhos a esta folha.

Objeto Comprimento Largura Diâmetro Circunferência


Desenho em Escala

1 quadrado = 2 cm


Um foguete que consegue voar em linha reta para o céu é considerado um foguete estável. Umfoguete que sai do curso ou gira de modo violento é considerado um foguete instável. A diferençaentre o vôo de um foguete estável e de um instável depende de seu projeto. Todos os foguetespossuem dois “centros” distintos.

O primeiro é o centro da massa (ou centro de gravidade). Trata-se do ponto sobre o qual o foguetese equilibra. Se você pudesse colocar o foguete nesse ponto sobre a lateral de uma régua, elebalançaria como uma gangorra. O que isso significa é que metade da massa do foguete fica de umlado e a outra metade do outro. O centro da massa é importante porque se um foguete estiverinstável, ele girará ao redor de seu centro.

O outro centro de um foguete é o centro de pressão. Trata-se do ponto em que metade da área desuperfície do foguete fica de um lado e a outra metade do outro. O centro de pressão é diferente docentro de massa porque sua localização não é afetada pela colocação de cargas no foguete. É apenasum ponto baseado na área de superfície do foguete, não no que está dentro dele. Durante o vôo, o arque sai para fora do foguete irá equilibrar metade do foguete de um lado desse ponto e a outrametade do outro lado. Você pode determinar o centro de pressão recortando o formato do seufoguete de papelão e equilibrando-o sobre uma régua.

A posição do centro de massa e do centro de pressão de um foguete é crucial para sua estabilidade.O centro de massa deve sempre estar mais próximo do nariz do foguete e o centro de pressão deveestar mais perto do rabo do foguete para que ele voe em linha reta. Isso acontece porque a partemais baixa do foguete (a começar pelo centro da massa e indo para baixo) tem uma área de superfí-cie maior do que a parte de cima (do centro de massa até o nariz). Quando o foguete voa, existe maispressão de ar na parte de baixo do foguete do que na parte superior. A pressão do ar manterá a partede baixo para baixo e a parte de cima para cima. Se o centro da massa e o centro da pressão foremno mesmo ponto, nenhuma parte do foguete ficará para cima. O foguete ficará instável e irá darcambalhotas.

Determinação da Estabilidade do Foguete

Instruções para Determinação da Estabilidade

1. Amarre uma argola de barbante no meio deseu foguete. Amarre um segundo barbante naargola para que você possa segurar o foguetependurado. Escorregue a argola até uma po-sição na qual o foguete fique equilibrado.Você pode ter que prender, temporariamente,o nariz com fita adesiva para ele não cair.

2. Risque uma linha reta no diagrama em escalaque você já fez anteriormente para mostraronde fica o local da argola de barbante. Mar-que o meio da linha com um ponto. Trata-sedo centro da massa de seu foguete.

3. Coloque seu foguete sobre um pedaço de pa-pelão. Com cuidado, risque no papelão o con-torno de seu foguete e recorte.

4. Coloque o contorno dofoguete sobre a parte finada régua e equilibre-o.


5. Desenhe uma linha reta no diagrama de seufoguete no local da régua. Marque o meio comum ponto. Esse é o centro de pressão de seufoguete.

Se o centro de massa estiver mais à frente docentro de pressão, seu foguete deve estar está-vel. Continue com o teste de giro. Se os doiscentros estiverem próximos ou coincidirem,acrescente mais massa de modelar ao cone donariz. Isso moverá o centro de massa mais parafrente. Repita os passos 2 e 3 e prossiga.

Teste de Giro:1. Prenda a argola de barbante no lugar em que

encontrou na etapa anterior para que ela nãoescorregue.

2. Estando você em um lugar aberto, lentamentecomece a girar seu foguete em um círculo. Seo foguete apontar para a direção para a qualvocê o estiver girando, é sinal de que o seufoguete está estável. Se isso não acontecer,ponha mais massa de modelar no nariz dofoguete ou substitua as aletas por aletas mai-ores. Repita as instruções de verificação deestabilidade e depois repita este teste.

Centro dePressão

Centro daMassa

Diagrama em Escala


Análise Pré-lançamento

Especificações do Foguete

Estabilidade do Foguete

Massa total: ____ g Número de aletas: ______

Comprimento total: _________cm Comprimento do nariz do cone _____cm

Largura (parte mais larga): ___ cm Volume do combustível do foguete (H2O) a ser usado no

Circunferência: _____ cm dia do lançamento:______ml, ______ L

Nome da Empresa: ________________________

Nome do Funcionário: __________________________________________________

Função: _________________________________


Função: _________________________________


Função: _________________________________

Nº do Projeto:

Centro de Pressão (CP)

Distância a partir do nariz: _____ cm Distância a partir do nariz: _____ cm

Distância a partir do rabo: _____ cm Distância a partir do rabo: ______cm

Distância do CM ao CP: __________ cm

Seu foguete passou no teste de giro? ________

Centro da Massa (CM)


Projeto nº:

Nome da Empresa: ___________________________________

Diretor de Lançamento: ________________________________

Condições atmosféricas: _______________________________________

____________________________________________________________

Velocidade do vento: ____________ Direção do vento: _______________

Temperatura do ar: ___________ ºC

Local do lançamento: _________________________________________

Ângulo de lançamento (graus): ____ Direção de lançamento: _________

Volume de combustível (água): ____ ml

Altitude do vôo: ______________ m

Avalie o desempenho de seu foguete:

Recomendações para futuros vôos:

Registro do Dia do Lançamento

Data: ______________

Hora: ______________


Folha de Pontos do Projeto X-35

Total de Pontos: Nº do Projeto: ____________

Data: ____________________

Nome da Empresa: ______________________________________________________

Parte I: Documentação: 50% da nota do projeto

Limpeza __________ Abrangência __________

Precisão __________ Ordem __________

Pontualidade __________NOTA:

Parte II: Desenho da estrutura externa: 25% da nota do projeto

Limpeza __________ Abrangência __________

Precisão __________ Equilíbrio adequado ________

Uso correto das legendas __________NOTA:

Parte III: Resultados do Lançamento: 25% da nota do projeto (as equipes é quepreenchem esta parte)

a. Altitude do foguete ____________ Classificação na classe____________

b. Gastos e multas ____________________________________________(Verifique o total no Balanço)

c. Investimentos e multas ______________________________________(Verifique a coluna de “Valor” no Balanço)

d. Balanço final ______________________________________________(Ver “Novo Balanço” no Balanço)

e. Eficiência (Custo por metro alcançado) ________________________(Divida o Investimento (b) pela altitude do foguete(a))

f. Verba do contrato __________________________________________

g. Lucro _____________________________________________________(verba do contrato (f) menos Investimento (c))

NOTA:


� Construa modelos de foguetes históricos. Veja a lista de referência com livros de ilustrações sobrefoguetes para usar como idéias da aparência de vários foguetes. Use sucata para a construção dosmodelos. Você pode utilizar os seguintes materiais usados:

� Tubos para plantas � Papelão � Tubos de papel higiênico e papeltoalha � Colheres � Embalagens no formato de copinhos que se pareçamcom os escapamentos do motor � Embalagens de meia em forma deovo � Fita adesiva � Cones de isopor � Esferas de isopor� Cilindros � Cola

� Use os foguetes como tema de trabalho de educaçãoartística. Ensine perspectiva e pontos de fuga esco-lhendo ângulos pouco comuns, como o lançamentovisto pelo ponto de vista de um passarinho.

� Pesquise as razões pelas quais foguetestão diferentes foram usados para a ex-ploração do espaço.

� Projete naves espaciais de nova geração.

� Compare os foguetes da ficção científicacom os foguetes atuais.

� Programe para depois das atividadessobre foguetes deste Manual a cons-trução e o lançamento de modelosde foguetes comerciais. Os kits demotor de foguete podem ser ad-quiridos em casas de produtospara hobbies ou através do pró-prio fabricante. Podem-se con-seguir informações adicionaisatravés da NationalAssociation of Rocketry, P.O.Box 177, Altoona, WI 54720.

� Entre em contato com o NASA Spacelink para obter informações sobre a história dos foguetes e afamília de foguetes da NASA sob o título “Space Exploration Before the Space Shuttle” [Exploraçãodo Espaço Antes do Ônibus Espacial]. Veja a seção de recursos educacionais no final desteManual para maiores detalhes.

Aprofundamentos Adicionais


Ação - Uma força (que empurra ou puxa) agin-do sobre um objeto. Veja Reação.

Aletas - Asas em forma de setas que estabili-zam o foguete durante o vôo.

Aletas Móveis - Aletas de foguetes que podemmover-se para estabilizar o foguete durante ovôo.

Arrasto - Forças de atrito na atmosfera que “se-guram” o foguete em vôo lento.

Atividade Extraveicular (EVA) - Caminhadano espaço.

Bocais Universais - Nariz de foguete inclinávelusado como controle ativo.

Bombas - Equipamento que move o combustí-vel líquido e o oxidante à câmara de combus-tão de um foguete.

Câmara - Cavidade dentro de um foguete ondeos combustíveis são queimados.

Câmara de Combustão (Veja Câmara).

Canards - Pequenas aletas estabilizadoras mó-veis colocadas na direção do cone do nariz deum foguete.

Carcaça - O corpo de um foguete de combustí-vel propulsor sólido que contém o combustível.

Carga - Toda a bagagem (instrumentos científi-cos, satélites, naves etc.) carregada por um foguete.

Centro da Massa (CM) -O ponto sobre o quala massa de um objeto encontra-se centralizada.

Centro de Pressão (CP) -O ponto no qual aárea da superfície de um objeto encontra-secentralizada.

Glossário

Combustível - O produto químico que combinacom um oxidante para queimar e produzirempuxo.

Combustível Propulsor - Uma mistura de com-bustíveis e oxidante que é queimada para darempuxo ao foguete.

Combustível Líquido - Combustível de um fo-guete em estado líquido.

Combustível Propulsor Sólido - Combustívele oxidante de um foguete na forma sólida.

Cone do Nariz - A peça em forma de cone quefica na parte superior de um foguete.

Controles Ativos - Controles de um foguete quese movem para controlar a direção de um fo-guete em vôo.

Controles Passivos - Dispositivos estacionários,como aletas fixas, que estabilizam um fogueteno vôo.

Escapamento - Uma abertura em forma de sinona parte mais baixa do foguete por onde sai umacorrente de gases quentes.

Estágios -Dois ou mais foguetes montados umsobre o outro para alcançar distância maioresou ter uma capacidade de carga maior.

Foguetes de Controle de Atitude - Pequenosfoguetes usados como controles ativos para mu-dar a atitude (direção) de um foguete ou naveespacial no espaço.

Foguetes de Vernier - Pequenos foguetes queusam seu empuxo para ajudar a direcionar umfoguete maior em seu vôo.

Força Desequilibrada -Uma força nãocontrabalançada por outra força no sentido oposto.


Fração de Massa (FM) - A massa dos com-bustíveis de um foguete dividida pela massa to-tal do foguete.

Garganta -Abertura estreita de um escapamen-to de foguete.

Ignitor - Dispositivo que provoca a ignição domotor de um foguete.

Injetores - Dispositivos parecidos com um chu-veiro que espirram combustível e oxidante nacâmara de combustão de um foguete movido acombustível líquido.

Isolamento - Um revestimento que protege acaixa e o escapamento de um foguete contra ocalor intenso.

Massa - A quantidade de matéria contida emum objeto.

Microgravidade - Um ambiente que impõe aum objeto uma aceleração que é menor se

comparada com a produzida na Terra em suasuperfície.

Movimento - Deslocamento de um objeto emrelação ao que está ao seu redor.

Oxidante - Um produto químico contendo com-postos de oxigênio que permite que o combus-tível de um foguete seja queimado tanto na at-mosfera quanto no vácuo do espaço.

Reação - Um movimento na direção oposta àimposição de uma ação. Veja Ação.

Repouso - A ausência de movimento de um ob-jeto em relação ao que está ao seu redor.

Resfriamento Regenerativo - Uso da baixatemperatura de um combustível líquido para res-friar o escapamento de um foguete.

Velocidade de Escape - A velocidade que umobjeto tem de alcançar para escapar da forçagravitacional da Terra.


Materiais Educacionais da NASA

A NASA publica uma grande variedade de re-cursos educacionais apropriados para uso emsala de aula. Os seguintes recursos, especifica-mente relacionados ao assunto de foguetes, es-tão disponíveis através da Rede de Centros deRecursos para Professores da NASA. Veja aspáginas que se seguem para obtenção de maio-res detalhes sobre como obter esses materiais.

Série de vídeos educacionais relacio-nados a lançamento de foguetes

Space Basics [Fundamentos do Espaço]Duração: 20 min 55 sSéries recomendadas: 5ª a 8ª sériesAplicação: História, Ciências FísicasO Vídeo Space Basics explica conceitos sobrevôos espaciais tais como entramos em órbita eporque flutuamos quando estamos na órbita daTerra. Inclui um manual de recursos.

Newton in Space [Newton no Espaço]Duração: 12 min 37 sSéries recomendadas: 5ª a 8a sériesAplicação: Ciências FísicasO Vídeo Newton in Space demonstra a dife-rença entre o peso e a massa e ilustra as trêsleis do movimento de Isaac Newton no ambien-te de microgravidade da órbita da Terra. Incluium manual de recursos.

Outros Vídeos

Há outras fitas de vídeo disponíveis sobre osprojetos e missões Mercury, Gemini, Apollo eÔnibus Espacial. Entre em contato com o Cen-tro de Recursos para o Professor que cobre suaárea para saber os títulos que se encontram dis-poníveis, ou entre em contato com o CORE (vejapágina 132).

Publicações

McAleer, N. (1988), Space Shuttle - TheRenewed Promise, National Aeronautics andSpace Administration, PAM-521, Washington,DC. [Ônibus Espacial - A Promessa Renovada].

NASA (1991), Countdown! NASA LaunchVehicles and Facilities, Information Summaries,National Aeronautics and Space Administration,PMS-018-B, Kennedy Space Center, FL. [Con-tagem Regressiva! Veículos de Lançamento eInstalações da NASA, Resumos de Informações].

NASA (1991), A Decade On Board America’sSpace Shuttle, National Aeronautics and SpaceAdministration, NP-150, Washington, DC. [UmaDécada a Bordo do Ônibus Espacial da Améri-ca].

NASA (1987), The Early Years: Mercury toApollo-Soyuz, Information Summaries, NationalAeronautics and Space Administration, PMS-001-A, Kennedy Space Center, FL. [Os Primei-ros Anos: Mercury a Apollo-Soyuz, Resumosde Informações].

NASA (1991), Space Flight, The First 30 Years,National Aeronautics and Space Administration,NP-142, Washington, DC. [Vôo Espacial, OsPrimeiros 30 Anos].

NASA (1992), Space Shuttle Mission Summary,The First Decade: 1981-1990, InformationSummaries, National Aeronautics and SpaceAdministration, PMS-038, Kennedy Space Cen-ter, FL. [Resumo da Missão do Ônibus Espaci-al, A Primeira Década: 1981-1990].

Roland, A. (1985). A Spacefaring People:Perpectives on Early Spaceflight, NASAScientific and Technical Information Branch,NASA SP-4405, Washington, DC. [Um PovoViajante do Espaço: Perspectivas dos Primei-ros Vôos Espaciais].

Litografias

HqL-416 Space Shuttle Discovery Returns fromSpace. [O Ônibus Espacial Discovery Volta doEspaço].HqL-432 Space Shuttle Endeavour Lifts Off IntoSpace. [ O Ônibus Epacial Endeavour Decolapara o Espaço].


Sugestões de Leitura

Estes livros podem ser usados por criançase adultos para aprenderem mais sobre os fo-guetes. Os livros mais antigos da lista ofe-recem informações históricas valiosas e in-formações sobre os foguetes nas obras deficção científica. Os livros mais recentesoferecem informações atualizadas sobre fo-guetes que estão em uso ou estão sendoprojetados.

Asimov, I. (1988), Rockets, Probes andSatellites, Gareth Stevens, Milwaukee. [Fogue-tes, Sondas e Satélites, Editora Gareth Stevens].

Barrett, N. (1990), The Picture World of Rocketsand Satellites, Franklin Watts Inc., New York.[O Mundo Pictórico dos Foguetes e Satélites,Editora Franklin Watts Inc.].

Bolognese, D. (1982), Drawing Spaceships andOther Spacecraft, Franklin Watts, Inc., NewYork. [Como Desenhar Naves Espaciais e Ou-tros Veículos Espaciais, Editora Franklin Watts].

Branley, F. (1987), Rockets and Satellites,Thomas Y. Crowell, New York. [Foguetes eSatélites, Editora Thomas Y. Crowell].

Butterfield, M. (1994), Look Inside Cross-Sections Space, Dorling Kindersley, London.[Conhecer Por Dentro Cortes Espaciais, Edito-ra Dorling Kindersley].

Donnelly, J. (1989), Moonwalk, The First Tripto the Moon, Random House, New York. [An-dando na Lua, A Primeira Viagem à Lua, Edito-ra Random House].

English, J. (1995), Transportation, Automobilesto Zeppelins, A Scholastic Kid’s Encyclopedia,Scholastic Inc., New York. [ Transporte, DoAutomóvel ao Zeppelin, Uma Enciclopédia In-fantil da Scholastic, Editora Scholastic Inc.].

Fischel, E. & Ganeri, A. (1988), How to DrawSpacecraft, EDC Publishing, Tulsa, Oklahoma.

[Como Desenhar Foguetes, Editora EDCPublishing].

Furniss, T. (1988), Space Rocket, Gloucester,New York. [Foguete Espacial, EditoraGloucester].

Gatland, K. (1976), Rockets and Space Travel,Silver Burdett, Morristown, New Jersey. [Fogue-tes e Viagem Espacial, Editora Silver Burdett].

Gatland K. & Jeffris, D. (1977) Star Travel:Transport and Technology Into the 21st Century,Usborn Publishers, London. [Viagem Estelar:Transportes e Tecnologia Rumo ao Século XXI,Editora Usborn Publishers].

Gurney, G & Gurney, C. (1975), The Launch ofSputnik, October 4, 1957: The Space AgeBegins, Franklin Watts Inc., New York. [O Lan-çamento do Sputnik em 4 de Outubro de 1957:Começa a Era Espacial, Editora Franklin Watts Inc.].

Malone, R. (1977), Rocketship: An IncredibleVoyage Through Science Fiction and ScienceFact, Harper & Row, New York. [Foguetes: UmaIncrível Viagem à Ficção Científica e à Reali-dade Científica, Editora Harper and Row].

Maurer, R. (1995), Rocket! How a Toy Launchedthe Space Age, Crown Publishers, Inc., NewYork. [Foguete! Como um Brinquedo Lançou aEra Espacial, editora Crown Publishers, Inc.].

Mullane, R. M. (1995), Liftoff, An Astronaut’sDream, Silver Burdett Press, Parsippany, NJ.[Decolagem, O Sonho de Um Astronauta, Edi-tora Silver Burdett Press].

Neal, V., Lewis, C. & Winter, F. (1995),Smithsonian Guides, Spaceflight, Macmillan,New York. (Referência para adultos) [Guias daSmithsonian, Vôo Espacial, Editora Macmillan].

Parsons, A. (1992), What’s Inside? Spacecraft,Dorling Kindersley, Inc., New York. [O Que EstáPor Dentro? Nave Espacial, Editora DorlingKindersley Inc.].


Ordway, F & Leibermann, R. (1992), BlueprintFor Space, Science Fiction To Science Fact,Smithsonian Institution Press, Washington DC.[Desenhos Técnicos para o Espaço, Da FicçãoCientífica ao Fato Científico, EditoraSmithsonian Institution Press].

Quackenbush, R. (1978), The Boy Who Dreamedof Rockets: How Robert Goddard Became TheFather of the Space Age, Parents Magazine Press,New York. [O Menino que Sonhava com Fogue-tes: Como Robert Goddard Tornou-se o Pai daEra Espacial, Editora Parents Magazine Press].

Ride, S. & Okie, S. (1986), To Space & Back,Lee & Shepard Books, New York. [Ao Espaço,Ida e Volta, Editora Lee & Shepard Books].

Shayler, D. (1994), Inside/Outside Space,Random House, New York. [Dentro e Fora doEspaço, Editora Random House].

Shorto, R. (1992), How to Fly The SpaceShuttle, John Muir Publications, Santa Fe, NM.[Como Pilotar o Ônibus Espacial, Editora JohnMuir Publications].

Vogt, G. (1987), An Album of ModernSpaceships, Franklin Watts, Inc., New York.[Um Álbum das Naves Espaciais Modernas].

Vogt, G. (1989), Space Ships, Franklin Watts,Inc., New York. [Naves Espaciais].

Winter, F. (1990), Rockets into Space, HarvardUniversity Press, Cambridge, Massachusetts.(Referência para adultos). [Foguetes ao Espa-ço].

Softwares Comerciais

Physics of Model Rocketry [A Física da Cons-trução de Modelos de Foguetes].

Flight: Aerodynamics of Model Rockets [AAerodinâmica de Modelos de Foguetes].

In Search of Space - Introduction to ModelRocketry [À Procura do Espaço - Introdução àConstrução de Modelos de Foguete].

Os programas acima citados estão disponíveispara computadores Apple II, Mac e IBM e sãofornecidos pela Estes Industries, 1295 H. Street,Perose, Colorado 81240.

Recursos na Web para Educadores

A lista que apresentamos a seguir com endere-ços da Internet oferece aos usuários links a ma-teriais educacionais relacionados a foguetesatravés da rede mundial.Recursos da NASANASA Spacelinkhttp://spacelink.msfc.nasa.gov

Home Page da NASAhttp://www.nasa.gov/

Home Page de Educação em Ciências Espa-ciais do Goddard Space Flight Centerht tp : / /www.gsfc .nasa .gov /educa t ion /education_home.html

Endereços do NASA Kennedy Space Centerhttp://www.ksc.nasa.gov/http://www.ksc.nasa.gov/mdss/MDSS.htmlhttp://www.ksc.nasa.gov/elv/elvpage.htmhttp://www.ksc.nasa.gov/elv/DELTA/delta.htm

Laboratório de Propulsão a Jato da NASAhttp://newproducts.jpl.nasa.gov/calendar/

Ônibus Espacialhttp://shuttle.nasa.gov/Endereço da Home Page das Missões do Ôni-bus Espacial:http://shuttle.nasa.gov/

Grupos de Notícias sobre os Veículos deLançamentonews:sci.space.shuttlenews:sci.space.tech

Outros Recursos sobre FoguetesAndoya Rocket Rangehttp://www.arr.nsc.no/

Boeinghttp://www.boeing.com/sealaunch.htmlhttp://boeing.com/x-33-rlv.html


ESA e Space Transport Systemshttp://www.esrin.esa.it/htdocs/esa/progs/mstp.htmlHistória dos Fogueteshttp://www.c3.lanl.gov/~cjhamil/SolarSystem/rocket.html

História da Exploração Espacialhttp://www.c3.lanl.gov/~cjhamil/SolarSystem/history.htmlLockheed Martin Missiles and Spacehttp://www.Imsc.lockheed.com/McDonnell Douglas Aerospacehttp://pat.mdc.com/

NASDA New Space Transportation Systemhttp://www.nasda.go.jp/technical/rocket_e.html

Serviços de Lançamentos Orbitaise Planetárioshttp://www.cis.ohio-sate.edu/hypertext/faq/usenet/space/launchers/faq.html

Missões Espaciais “FSU” Russas e Veículoshttp://solar.rtd.utk.edu/~jgreen/rusguide.html

Ônibus Espacialhttp:/ /www.yahoo.com/Science/Space/Space_Shuttle


Recursos Educacionais da NASA

O NASA Spacelink é um sistema de informações eletrônicas projetado para oferecer informaçõeseducacionais atualizadas a professores, corpo docente de universidades e a alunos. O Spacelinkoferece uma grande variedade de arquivos de texto para computadores e gráficos relacionados àaeronáutica e ao programa espacial. Para quem entrar no Spacelink através da Internet, o sistemaoferece links a outros recursos educacionais.

Os documentos para o sistema são escolhidos tendo por base seu valor educacional e sua importân-cia para a aeronáutica e para a educação espacial. As informações e os materiais educacionaisdisponíveis cobrem os seguintes assuntos:

� Atividades de ensino� Softwares� Programas e serviços educacionais da NASA� Imagens da NASA� Publicações educacionais da NASA� Horário dos programas da TV NASA

� Planos de aula� Recursos especiais para educadores� Informações históricas� Notícias atuais da NASA� Respostas para perguntas sobre aeronáutica e tópicos relacionados ao espaço� Projetos futuros

O sistema pode ser acessado por computador através de modem de discagem direta ou através daInternet. O Spacelink é compatível com os seguintes sistemas de serviços de Internet:

Linha de Modem: (205) 895-0028Emulação de terminal: requisito: VT-100Formato de dados: 8-N-1Telnet: spacelink.msfc.nasa.govWorld Wide Web: http://spacelink.msfc.nasa.govGopher: spacelink.msfc.nasa.govFTP anônimo: spacelink.msfc.nasa.govEndereço TCP/IP da Internet: 192.149.89.61

Para obter maiores informações, entre em contato com o NASA Spacelink, Education ProgramsOffice, Mail Code CL01, NASA Marshall Space Flight Center, Huntsville, AL 35812-0001. Telefo-ne (205) 961-1225. E-mail: [email protected]

NASA TV (NTV) é o sistema de distribuição da NASA para programas ao vivo e gravados. Elaoferece lugar privilegiado aos espectadores para assistirem a lançamentos e missões, bem comoprogramação informativa e educacional, documentários históricos e atualidades sobre os últimosdesenvolvimentos da aeronáutica e da ciência espacial. A NTV é transmitida pela Spacenet 2 (saté-lite de banda C) no transponder 5, canal 9, 69 graus a oeste com polarização horizontal, freqüênciade 3880 megahertz, áudio em 6,8 megahertz; ou através de redes de ensino à distância colaborado-ras ou através de provedores de TV a cabo.

Além de cobrir ao vivo as missões espaciais, a programação regular da TV NASA inclui umNews Video File [notícias], apresentado das 12 às 13 horas, o NASA History File [história] das13 às 14 horas e um Education File [educativo] das 14 às 15 horas (horários do leste dos Estados


Unidos). Essa seqüência é repetida às 15h, 18h e 21h, de segunda a sexta-feira. A programaçãoeducativa para professores e alunos abrange Ciências, Matemática, e ensino de Tecnologia, incluin-do a Série Educacional de Videoconferência via Satélite NASA...On the Cutting Edge. Asvideoconferências incluem cientistas, astronautas e especialistas em educação da NASA apresen-tando tópicos referentes à Aeronáutica, e à Ciência da Terra e do Espaço que interessem a professo-res e alunos da 5ª série ao final do ensino médio. A série é gratuita para instituições educacionaiscadastradas. As videoconferências e toda a programação da NASA TV pode ser gravada emvideocassete para uso posterior.

Para maiores informações sobre a NASA TV, entre em contato com:NASA Headquarters , Code P-2, NASA TV, Washington, DC 20546-0001. Telefone (202) 358-3572Home Page: http://www.hq.nasa.gov/office/pao/ntv.html

Para maiores informações sobre a série educacional de videoconferência via satélite, entre emcontato com: Videoconference Producer, NASA Teaching From Space Program, 308 CITD, RoomA, Oklahoma State University, Stillwater, OK 74078-8089e-mail: [email protected] Page: http://www.okstate.edu/aesp/VC.html

Rede de Centros de Recursos para Professores da NASAPara tornar disponíveis aos professores informações adicionais, a Divisão Educacional da NASAcriou a rede do Centro de Recursos para Professores da NASA (TRC). Os centros contêm umagrande gama de informações para educadores: publicações, livros de referência, apresentações deslides, fitas de áudio, fitas de vídeo, programas de aulas por televisão, programas de computador,planos de aula e manuais para o professor com atividades. Como cada instalação da NASA tem seucampo de especificidade, não existem dois TRCs iguais. Os professores são convidados a telefona-rem se não puderem visitar o centro da sua área. Listamos, a seguir, os centros e as áreas geográfi-cas que atendem.

Os Centros Regionais de Recursos Educacionais (RTRCs) oferecem mais acesso aos materiaiseducacionais da NASA. A NASA estabeleceu parcerias com universidades, museus e outras insti-tuições educacionais para servirem como centros regionais em muitos estados. Os professores po-dem ver com antecedência, tirar cópias, ou receber materiais da NASA nesses lugares. O COREpode fornecer uma lista completa desses locais.

O CORE - NASA Central Operation of Resources for Educators [Centro Operacional de Re-cursos para Educadores] foi criado para promover a distribuição nacional e internacional dos mate-riais educacionais produzidos pela NASA no formato de audiovisuais. Os educadores podem pedirum catálogo e formulários de pedidos através de um dos seguintes métodos:

� NASA CORELorain County Joint Vocational School15181 Route 58 SouthOberlin, OH 44074

� Telefones (216) 774-1051, ramal 249 ou 293� Fax (216) 774-2144� E-mail: [email protected]� Home Page: http://spacelink.msfc.nasa.gov/CORE


Para disponibilizar informações adicionais para a comunidade educacional, a Divisão Educacionalda NASA criou a Rede de Centros de Recursos para Professores. Os centros contêm um sem núme-ro de informações para educadores: publicações, livros de referência, conjuntos de slides, fitas deáudio e de vídeo, programas de telepalestras, programas de computador, planos de aula e manuaisdo professor com atividades. Como cada centro de campo da NASA tem suas próprias áreas deespecialização, não há dois centros iguais. Os centros estão à disposição para atender a telefonemascaso o educador não possa visitar o centro de sua área geográfica. Listamos os centros e as regiõesque atendem no final desta página.

Os Centros Regionais de Recursos para Professores (RTRCs) oferecem mais acesso aos materi-ais educacionais da NASA. A NASA firmou parcerias com universidades, museus e outras institui-ções educacionais para servirem como Centros Regionais de Recursos para Professores. Os profes-sores podem ver os materiais com antecedência, tirar cópias de materiais ou receber materiais daNASA nesses lugares. A lista completa está disponível no CORE.

O Centro de Operações de Recursos para Educadores da NASA (CORE) foi montado para adistribuição nacional e internacional de materiais educacionais produzidos pela NASA em formatode audiovisuais. Os educadores podem pedir um catálogo desses materiais e fazer pedidos porescrito, através de carta em papel timbrado da escola no seguinte endereço:

NASA CORELorain County Joint Vocational School15181 Route 58 SouthOberlin, OH 44074Telefone: (216) 774-1051, ramal 249 ou 293Fax: (216) 774-2144E-mail [email protected]/CORE○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

Rede dos Centros de Recursos para Professores da NASA

Center Education Program Officer

Mr. Garth A. HullChief, Education Programs BranchMail Stop 204-12NASA Ames Research CenterMoffett Field, CA 94035-1000Phone: (415) 604-5543

Dr. Robert GabrysChief, Education ProgramsMail Code 130.3NASA Goddard Space Flight CenterGreenbelt, MD 20771-0001Phone: (301) 286-7206

Ms. Billie A. DeasonEducation Team LeadEducation & Information Services Branch -2NASA Johnson Space Center2101 NASA Road 1Houston, TX 77058-3696Phone: (281) 483-2462

IF YOU LIVE IN:

Alaska NevadaArizona OregonCalifornia UtahHawaii WashingtonIdaho WyomingMontana

Connecticut New HampshireDelaware New JerseyDistrict of Columbia New YorkMaine PennsylvaniaMaryland Rhode IslandMassachusetts Vermont

Colorado North DakotaKansas OklahomaNebraska South DakotaNew Mexico Texas

Teacher Resource Center

NASA Teacher Resource CenterMail Stop 253-2NASA Ames Research CenterMoffett Field, CA 94035-1000Phone: (415) 604-3574

NASA Teacher Resource LaboratoryMail Code 130.3NASA Goddard Space Flight CenterGreenbelt, MD 20771-0001Phone: (301) 286-8570

NASA Teacher Resource RoomMail Code AP-2NASA Johnson Space Center2101 NASA Road 1Houston, TX 77058-3696Phone: (281) 483-8696


Center Education Program Officer

Mr. Steve DutczakChief, Education Services BranchMail Code PA-ESBNASA Kennedy Space CenterKennedy Space Center, FL 32899-0001Phone: (407) 867-4444

Dr. Marchell CanrightPrecollege OfficerMail Stop 400NASA Langley Research Center17 Langley BoulevardHampton, VA 23681-0001Phone: (757) 864-3313

Ms. Jo Ann CharlestonActing Chief, Office of Educational ProgramsMail Stop 7-4NASA Lewis Research Center21000 Brookpark RoadCleveland, OH 44135-3191Phone: (216) 433-2957

Mr. Jim PruitDirector, Education Programs OfficeMail Code CL01NASA Marshall Space Flight CenterHuntsville, AL 35812-0001Phone: (205) 544-8800

Dr. David PoweManager, Educational ProgramsNASA John C. Stennis Space CenterP.O. Box 508luka, MS 38852-0508Phone: (601) 423-7452

Dr. David M. SeidelPrecollege OfficeMail Stop CS-530NASA Jet Propulsion Laboratory4800 Oak Grove DrivePasadena, CA 91109-8099Phone: (818) 354-9313

Dr. Marianne McCarthyEducation SpecialistP.O. box 273, MS D4839ANASA Dryden Flight Research FacilityEdwards, CA 93523-0273Phone: (805) 285-2281

Mr. Keith KoehlerPublic Affairs SpecialistWallops Fligth FacilityWallops Island, VA 23337Phone: (804) 824-1597

IF YOU LIVE IN:

FloridaGeorgiaPuerto RicoVirgin Islands

KentuckyNorth CarolinaSouth CarolinaVirginiaWest Virginia

Illinois MinnesotaIndiana OhioMichigan Wisconsin

Alabama LouisianaArkansas MissouriIowa Tennessee

Mississipi

The Jet Propulsion Laboratory (JPL)serves inquiries related to space andplanetary exploration and other JPLactivities.

California (mainly cities near Dryden FlightResearch Facility)

Virginia and Maryland’sEastern Shores

Teacher Resource Center

NASA Educators Resource LaboratoryMail Code ERLNASA Kennedy Space CenterKennedy Space Center, FL 32899-0001Phone: (407) 867-4090

NASA Teacher Resource Centerfor NASA Langley Research CenterVirginia Air and Space Center600 Settler’s Landing RoadHampton, VA 23669-4033Phone: (757) 727-0900 x 757

NASA Teacher Resource CenterMail Stop 8-1NASA Lewis Research Center21000 Brookpark RoadCleveland, OH 44135-3191Phone: (216) 433-2017

NASA Teacher Resource Centerfor NASA Marshall Space Flight CenterU.S. Space and Rocket CenterP.O. Box 070015Huntsville, AL 35807-7015Phone: (205) 544-5812

NASA Teacher Resource CenterBuilding 1200NASA John C. Stennis Space CenterStennis Space Center, MS 39529-6000Phone: (601) 688-3338

NASA Teacher Resource CenterMail Stop CS-530NASA Jet Propulsion Laboratory4800 Oak Grove DrivePasadena, CA 91109-8099Phone: (818) 354-6916

NASA Teacher Resource Center forNASA Dryden Flight Research FacilityLancaster, CA 93523Phone: (805) 948-7347

NASA Goddard Space Flight CenterWallops Flight FacilityEducation Complex/Visitor Center Bldg. J-17Wallops Island, VA 23337 – 5099Phone: (804) 824- 2297/2298

Ficha de Avaliação

��

Educators and scientists at the National Aeronautics andSpace Administration would appreciate your taking a fewminutes to respond to the statements and questions below.

Os educadores e cientistas da NASA gostariam de ter suasopiniões sobre esses materiais.

SA – Strongly AgreeCT – Concordo TotalmenteA – AgreeC – ConcordoD – DisagreeD – Discordo

SD – Strongly DisagreeDT – Discordo Totalmente

Rockets - A Teacher’s Guide with activities in Science,Mathematics, and TechnologyFoguetes – Manual do professor com atividades de Ciências, Matemática e Tecnologia

1. The teaching guide is easily integrated into the curriculum. SA A D SD1. O manual do professor é fácil de ser integrado ao curriculum? CT C D DT

2. The procedures for the activities have sufficient and are easily understood. SA A D SD2. Os procedimentos para as atividades têm informações suficientes? CT C D DT

3. The illustrations are adequade to explain the procedures and concepts. SA A D SD3. As ilustrações estão adequadas para explicar os procedimentos e conceitos? CT C D DT

4. Activities effectively demonstrate concepts and are apropriate for the grade level l teach. SA A D SD4. As atividades demonstram efetivamente os conceitos e estão adequadas à classe à qual dou aula. CT C D DT

5. a. What features of the guide are particulary helpful in your teaching?5. a. Quais recursos do manual são particularmente úteis para meu ensino?

____________________________________________________________________________________________________________________________________

b. What changes would make the guide more effective for you? b. Quais mudanças faria para torná-los mais úteis?

____________________________________________________________________________________________________________________________________

6. I teach__________ grade. Subjects____________________________6. Atualmente leciono na _________ série do ensino __________________. Matérias: ________________________________.

7. I used the guide with ___ (number of ) students.7. Usei o manual com ________ alunos (no. de alunos)

Additional comments:Comentários adicionais:

NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADMINISTRATIONEDUCATION DIVISIONCODE SETWASHINGTON, DC 20546-001

Cut along line.

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WITHOUT PROPERPOSTAGE

EG - 1996-09-108-HQ - September 1996

National Aeronautics and Space Administrattion

foguetes

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