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FOGUETES PROPULSIONADOS A ÁGUA
2010Escola de Verão de Física
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O que é um foguete?
• Uma câmara contendo gás sobre pressão e água;
• Um balão é um exemplo de um foguete:• As paredes de
borracha comprimem o ar no interior.
• O ar escapa por um pequeno orifício propulsionando o balão.
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Como é constituído um foguete d’água?
• Nariz: vai ter de resistir ao choque com o chão e ser aerodinâmico;
• Compartimento de carga: onde vai o equipamento, etc.;
• Reservatório: cheio com ar pressurizado e água;
• Asetas: vão estabilizar o voo;
• Bocal de escape: por onde sai a água e o ar e se produz a impulsão do foguete.
Nariz
Compartimento de carga
Reservatório Aseta
Bocal de escape
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Como funciona um foguete d’água?
A força de ejecção da água origina uma força de reacção sobre o foguete que propulsiona o foguete para cima.
Se a força de propulsão for superior à força gravítica, o foguete levanta voo.
Pro
pu
lsã
o
G
ravi
dad
e
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Como funciona um foguete d’água?
A pressão interna do foguete é superior à pressão exterior (pressão atmosférica) o que leva a ejectar a água da base da garrafa a alta velocidade.
pin
pext
pext
pext p
ext
pext
pext
pext p
ext
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Quanto mais água melhor?Considerando uma pressão inicial
constante
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Proporção inicial de ar
Velo
cidade d
e e
scape
(m/s
)
Condições!Condições iniciais:Pressão - 3barTheta- 60º
Condições ideais:
2/3 de ar1/3 de água
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Como é a trajectória do foguete?
Apogeu(ponto de altura máxima)
XAlcance
Ângulo de lançamento
Sem considerar o arrasto
PropulsãoQueda livre
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Fase de propulsão
Condições iniciais:VAr=67%Theta= 60º
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Fase de propulsão
Condições iniciais:VAr=67%Theta= 60º
Brusca diminuição da pressão
Temperatura dentro do foguete diminui
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Voo completo- exemploSem considerar o arrasto
Considerando o arrasto
Condições iniciais:Pressão - 3barV ar=67 %
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Ângulos de lançamento
Trajectórias em função dos ângulos de lançamento
75º
90º
60º
45º
30º
Condições iniciais:Pressão - 3barV ar=67 %
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Resultados observados
Condições iniciais:Pressão - 3barV ar=67 %
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Estabilidade do voo
Asetas As asetas estabilizam e alteram a
aerodinâmica do foguete e a estabilidade de voo.
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O espaço de lançamentos
D
A
C
B
A zona de lançamento (3p)B zona de observação (1p)C zona de pressurização (2p)D zona de queda (0p)
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O lançador
a
P
Fio de disparo
Mangueira de pressurizaçãoPistola de ar com manómetro
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Aplicações
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Ana BeatrizAndreia MaiaGlória Ribeiro
João LopesSimão Sá
Prof. Doutor Ariel Guerreiro
Carmen Rebelo