Projeto foguete

IESI

INSTITUTO DE ENSINO SUPERIOR DE ITAPIRA

Elias Pereira Da Silva                          31010002491

João Guilherme Bartolomei R. Garcia  31010002258

Priscila Regina Marques Gonçalves     31010002284

FENÔMENOS DO TRANSPORTE

DINÂMICA DOS SÓLIDOS

PROJETO FOGUETE DE GARRAFA PET

Itapira 2015

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Elias Pereira Da Silva                          31010002491

João Guilherme Bartolomei R. Garcia  31010002258

Priscila Regina Marques Gonçalves     31010002284

FENÔMENOS DO TRANSPORTE

DINÂMICA DOS SÓLIDOS

PROJETO FOGUETE DE GARRAFA PET

Trabalho de Dinâmica dos Sólidos e Fenômenos do Transporte apresentado como requisito para a aprovação no Curso de Engenharia de Produção – 4º Semestre.

Orientador: Daniel Marcus Giglioli De Oliveira

Itapira 2015

RESUMO

A análise dos aspectos físicos e matemáticos do foguete de garrafa pet constitui um estudo bastante relevante do ponto de vista físico e matemático. Fisicamente, nosso trabalho permite o estudo de um sistema de massa variável que está sob a ação da força de resistência do ar, situação pouco explorada no ensino médio e superior por tornar os cálculos mais complicados. Explora ainda vários conceitos físicos, por exemplo, trajetória, movimento, força, momento e energia. Do ponto de vista matemático, observam-se aspectos importantes como o da matemática, como ferramenta para solução de problemas, a matemática como raciocínio, as conexões matemáticas, geometria, computação e estimativa. Este trabalho pode desenvolver habilidades do processo científico como da observação, comunicação, medida e coleta de dados, inferência, previsão, construção de modelos, interpretação de dados, controle de variáveis, capacidade de definição operacional e investigação. Pode contribuir ainda para o desenvolvimento de recursos, novas metodologias, participação do aluno no processo ensino-aprendizagem, contextualização, interdisciplinaridade, criatividade e interesse pelos temas espaciais.

 Palavras Chave: Foguete, variável, análise, aspectos.

ABSTRACT

        Analysis of the physical and mathematical aspects of pet bottle rocket is a very relevant study of the physical and mathematical point of view. Physically, this work allows the study of a variable mass system which is under the action of air resistance force, unspoilt situation in high school and college for making the most complicated calculations. It explores various physical concepts, for example, trajectory, motion, force, momentum and energy. From a mathematical point of view, it is observed as important aspects of mathematics as a tool for problem solving, mathematics as reasoning, mathematical connections, geometry, computation and estimation. This work can develop skills in scientific advancement as observation, communication, measurement and data collection, inference, prediction, model building, data interpretation, control variables, operational definition of capacity and research. May also contribute to the development of resources, new methodologies, student participation in the teaching-learning process, context, interdisciplinarity, creativity and interest in space issues.

Key-words: Rocket, variable analysis aspects

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 3.1 – Conceitos Físicos envolvidos.

Figura 5.1 – Exemplo de aplicação do princípio da ação e reação.

Figura 5.2 – Exemplo de centro de massa e centro de pressão.

Figura 5.3 - Foguete se deslocando em linha reta ou girando Fonte: Livro Universo – Ciência e Tecnologia com Criatividade (CTC).

Figura 5.4 – Descarga de agua do foguete de garrafa pet.

Figura 5.5 – Cano no interior da garrafa implica numa maior velocidade.

Figura 6.1. – Representação do Foguete de Agua e Ar.

Figura 6.2. – Materiais utilizados para construir o sistema de propulsão.

Figura 6.3. – Materiais utilizados para construção do corpo do foguete.

Figura 6.4. – Imagem do corpo do foguete já montado.

Figura 6.5. – Imagem do projeto finalizado.

 

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO1
2. ASPECTOS TEÓRICOS1

1. Origens dos Foguetes.........1
2. Princípios de funcionamento dos foguetes2

1. MODELOS DE FOGUETE PET3

  3.1. Foguete de água e ar comprimido3

3.2.  Foguete movido a vinagre e bicarbonato 5

3.3.  Foguete movido a ar comprimido6

1. PROPULSÃO DOS FOGUETES7
2. FENÔMENOS FÍSICOS ENVOLVIDOS8

 5.1. Terceira lei de Newton8

5.2. Controle e instabilidade dos foguetes9

5.3. Noções de aerodinâmica 11

5.4. Coeficiente de arraste de um corpo11

5.5. Densidade do ar12

5.6. Velocidade relativa12

5.7. Sistemas Físicos de massa variável12

5.8. Velocidade de descarga do combustível de um foguete13

5.9. Equação de Bernoulli15

1. CONCEITOS DO PROJETO – FOGUETE DE AGUA E AR16

       6.1. Conceitos Teóricos e Físicos17 

       6.2. Materiais Utilizados21 

       6.3. Método Experimental22

1. RESULTADOS................................................................................................25
2. CONCLUSÃO..................................................................................................26
3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...............................................................27

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1.        INTRODUÇÃO

Neste trabalho descreve-se a construção de um foguete utilizando garrafas descartáveis de refrigerante (PET) de 2 L e a montagem de um sistema de propulsão que funciona com água, ar, vinagre, bicarbonato  entre outros combustíveis. Mostra-se também vários fatores que influenciam na estabilidade do foguete durante o vôo, como a obtenção e relação entre centro de massa e centro de pressão. Apresenta-se ainda a teoria envolvida durante o lançamento por meio de algumas aproximações, mostrando a aplicabilidade de assuntos comuns no ensino médio como segunda e terceira leis de Newton, conceitos de momento linear e velocidade relativa, movimento de um fluido perfeito utilizando a equação de Bernoulli e a equação de continuidade e expansão adiabática de um gás ideal. Por fim, obtém-se a velocidade máxima que o foguete pode atingir aplicando-se uma pressão.