Relatório de foguete de vinagre e bicarbonato de sódio

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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SALINÓPOLIS

FACULDADE DE CIÊNCIAS

CURSO DE LICENCIATURA EM FÍSICA

EMILY LARISSA DE SOUZA MACAPUNA NUNES

HELDEN BARROS DA SILVA

JULLY LUANE BORGES DOS SANTOS

MARLOS HELIO DE SOUSA RIBEIRO

SOLANGE DE LIMA CARDOSO

FOGUETE DE GARRAFA PET

Uma forma lúdica do ensino de física

Salinópolis – PA

2018

EMILY LARISSA DE SOUZA MACAPUNA NUNES

HELDEN BARROS DA SILVA

HELLEN SANDRA CORREA TEIXEIRA

JULLY LUANE BORGES DOS SANTOS

MARLOS HELIO DE SOUSA RIBEIRO

SOLANGE DE LIMA CARDOSO

FOGUETE DE GARRAFA PET

Uma forma lúdica do ensino de física

Relatório apresentado à Universidade Federal do Pará-UFPA, como requisito para avaliação da disciplina Física Elementar Conceitual.

Orientador: Dr. Cledson Santana

Salinópolis – PA

2018

AGRADECIMENTOS

Aos alunos que incansavelmente buscam seu conhecimento através de métodos que muitas das vezes fogem aos métodos tradicionais, deixo claro meu mais sincero pesar de felicidade por ter tido a honra da companhia de tais alunos, que participaram de forma atuante desde o início deste projeto, aos alunos Hellen Sandra Correa Teixeira aluna da 1ª série do ensino médio da escola Dom Bosco, do qual tenho enorme apreço por sua dedicação ao projeto. João Victor Macapuna Nunes, aluno da 1ª série do ensino médio da escola Dom Bosco. Thayane Oeiras Costa aluna do 2ª série do ensino médio da escola Aracy Alves, e Paulo Cezar Castro de Oliveira, aluno da 3ª série do ensino médio da escola Aracy Alves. Dos quais saíram apaixonados pela nova percepção de como a física funciona.

RESUMO

Podemos criar coisas incríveis com o que está ao nosso redor no dia a dia, como uma simples e atrativa montagem de foguete de garrafa PET para os alunos que estejam cursando o Ensino Médio, por utilizar conceitos de Física e Química. No trabalho descrito nesta pesquisa, demonstra a construção deste foguete de material de fácil manuseio utilizando-se garrafas descartáveis de refrigerante (PET) de dois mil mililitros e a montagem de um sistema de propulsão que funciona com vinagre e bicarbonato de sódio. Mostra-se também alguns fatores que podem de certa forma interferir na estabilidade do foguete durante seu lançamento e durante o voo propriamente dito, como, uma ótima relação entre centro de massa e centro de pressão. Apresenta-se ainda a teoria envolvida durante o lançamento demostrando de forma prática a aplicabilidade de assuntos estudados no Ensino Médio. Na Mecânica dos Sólidos, utiliza-se as leis de Newton, Momento Linear, Centro de Massa, Centro de Gravidade, etc. Na Mecânica dos Fluídos, utiliza-se as propriedades dos fluídos, a equação da continuidade e a equação de Bernoulli. Com uma montagem relativamente simples, porém cuidadosa, pode-se ter uma boa propulsão de lançamento e atingir alturas interessantes, entre 100 a 250 metros.

Palavras-Chave: Foguete. Garrafa PET. Ensino Médio.

       

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1 – Introdução

Segundo a terceira lei de Newton, quando dois corpos interagem entre si há a origem de duas forças, ou seja, a ação que um corpo exerce sobre outro. Estas forças resultantes são chamadas de ação e reação. É este justamente o principal princípio do qual os foguetes se utilizam para que haja o seu lançamento.

Tomando este princípio como base, pode-se dar início a construção de um foguete de material básico e encontrado de forma fácil no nosso dia-a-dia como de garrafa PET tendo como objetivo a demonstração prática de alguns conceitos físicos e químicos estudados em sala de aula, principalmente na disciplina de Física como por exemplo: impulso, quantidade de movimento, leis de Newton, aceleração dos corpos, entre outros... e de Química, principalmente a parte referente a reações químicas, que podemos comprovar com a reação interior do foguete para que haja o lançamento.

Utilizamos o termo foguete para nomear uma estrutura do qual provem um motor que impulsiona este veículo expelindo gases de combustão por queimadores situados em sua parte traseira. Os motores de foguetes são utilizados de forma ampla em voos espaciais, no qual sua potência e capacidade de operar no vácuo são estritamente essenciais, mas sua utilização não fica somente à isto como também podem ser empregados para movimentar mísseis, aeroplanos e automóveis, entre outros.

Os resultados obtidos pela prática (lançamento e voo) mostraram-se bastante interessantes, mostrando de forma lúdica e de fácil entendimento a teoria estudada em sala de aula, tornando-a mais atrativa e convidativa aos conceitos estudados em sala de aula, tirando do tradicionalismo de uma sala de aula, fazendo com que o aluno posso ter uma visão dos conteúdos de sala de aula, de forma mais atrativa.

2 - Fundamentos Teóricos

O princípio do qual se utiliza para que haja o funcionamento do motor de foguete baseia-se na terceira lei de Newton, a lei da ação e reação, onde afirma de forma clara que "a toda ação corresponde uma reação, com a mesma intensidade, mesma direção e sentido contrário".

O foguete de garrafa PET não aborda somente a terceira lei de Newton, como também aborda uma grande quantidade de fenômenos físicos sem desconsiderar a reação química que ocorre em seu interior, permitindo a interação entre diversas áreas da Física e da Química, tornando um aliado em sala de aula.

Tomemos como base um recipiente ou até mesmo uma câmara fechada onde há um gás em combustão. A queima desse gás irá produzir pressão em todas as direções, pois suas moléculas dentro desta câmara se movem em todas as direções com velocidades variáveis, como afirma a Teoria Cinética dos Gases. Contudo a câmara não se irá mover-se em nenhuma direção pois as forças nas paredes opostas da câmara irão anular-se.

Mas se possibilitarmos que esse gás possa sair, através de uma abertura nesta câmara, onde os gases possam escapar, ocorrerá um desequilíbrio. A pressão exercida nas paredes laterais opostas continuará não produzindo força, pois a pressão de um lado anulará a do outro. Em contrapartida a pressão exercida na parte superior da câmara produzirá empuxo, que é o nome dado à força exercida por um fluido sobre um objeto, também conhecido como Princípio de Arquimedes, pois não há pressão no lado de baixo (onde está o bocal). Assim, a estrutura do foguete se deslocará para cima por reação à pressão exercida pelos gases em combustão na câmara de combustão do motor. Por esse motivo que este tipo de motor é chamado de propulsão por reação.