Aula 2 - Alcançando as estrelas e o Espaço

Prévia do material em texto

Alcançando as Estrelas e o Espaço
Física
4o bimestre - Aula 2
Ensino Médio
1a
SÉRIE
2024_EM_V1
Foguetes e ônibus espaciais;
Estações espaciais;
Centros espaciais.
Compreender as mais diversas formas de exploração espacial da atualidade e ao longo da história.
Conteúdos
Objetivos
2024_EM_V1
O lançamento da Apollo 11
Vídeo sobre o lançamento da Apollo 11.
O vídeo ao lado mostra o lançamento da Apollo 11, missão que levou o homem à nossa Lua. Certamente um momento importante na história da humanidade. 
“Ao infinito e além”
ESTADÃO. O lançamento da Apollo 11. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=XWH9vj5qgFY. Acesso em: 31 jul. 2024.
Para começar
TODO MUNDO ESCREVE
10 MINUTOS
Proponha e esquematize um modelo físico simples, usando leis físicas, para explicar como é possível um foguete deste porte levantar voo e ascender ao espaço.
PARA REFLETIR
Link para vídeo
2024_EM_V1
Proporcionou e ainda propicia
A-) o envio de sondas para explorar diversos objetos astronômicos;
B-) o lançamento de satélites com diversos propósitos, como pesquisa, monitoramento climático, navegação por GPS, comunicação;
C-) a realização de missões tripuladas;
D-) o desenvolvimento tecnológico (materiais e sistemas de propulsão);
E-) a segurança (propósitos militares).
Por que foguetes?
Foguete Falcon-9 da Space-X, colocados no espaço para elaboração de sistema de comunicação como satélites geoestacionários.
Reprodução – SPACEX/WIKIMEDIA COMMONS, 2016. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:2016_Falcon_9_at_Vandenberg_Air_Force_Base.jpg. Acesso em: 31 jul. 2024.
Foco no conteúdo
2024_EM_V1
Um registro histórico dos foguetes
Foco no conteúdo
R-7 Semyorka: Míssil modificado que lançou o Sputnik 1.
Titan: 368 foguetes foram usados, inclusive para exploração de 5 planetas.
Saturn V: Maior e mais potente foguete que levou o homem à Lua.
Soyus: foguete usado primeiramente em 1966, serve à ISS.
Vostok: primeiro voo espacial Yuri Gagarin.
1957
1959
1969
1966
1961
Reprodução – MESHOK.NET/WIKIMEDIA COMMONS, 2004. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Russia_stamp_2004_%E2%84%96_988.jpg. Acesso em: 31 jul. 2024.
Reprodução – PAUL SIEBERTI/WIKIMEDIA COMMONS, 2011. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:GagarinAndSemyorka.png. Acesso em: 31 jul. 2024.
Reprodução – JIM EVANS/WIKIMEDIA COMMONS, 2011. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Saturn_V_Rocket_--_Johnson_Space_Center.jpg. Acesso em: 31 jul. 2024.
Reprodução – WIKIMEDIA COMMONS, 2005. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Titan_23G_rocket_launch.jpg. 
Acesso em: 31 jul. 2024.
Reprodução – NASA/BILL INGALLS/WIKIMEDIA COMMONS, 2008. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Soyuz_TMA-5_launch.jpg. Acesso em: 31 jul. 2024.
2024_EM_V1
Caro professor, não usamos uma linha do tempo exata, pois diversos modelos (linhas) de foguetes foram lançados em diversas situações e missões diferentes.
O ônibus espacial foi a primeira espaçonave reutilizável do mundo. Lançado pela primeira vez em 1981, voou em mais de 130 missões antes de ser aposentado, em 2011. Ele carregava uma tripulação e carga, e suas missões incluíam o lançamento de satélites e a construção de estações de espaço.
Ônibus espaciais
Foco no conteúdo
A decolagem era alimentada pelos dois foguetes auxiliares e pelos três motores principais do orbitador (abastecidos por hidrogênio líquido e oxigênio líquido do tanque externo). Cerca de 2 minutos após a decolagem, os foguetes de reforço são descartados de volta à Terra. Já em órbita, os principais motores são desligados, o tanque externo vazio é descartado e queimado na atmosfera.
DESTAQUE
Elaborado especialmente para a aula com imagens ©️ Getty Images.
2024_EM_V1
Caro professor, se quiser contar algumas curiosidade listamos algumas aqui:
O orbitador tinha 37 m de comprimento e tinha uma envergadura de 78 pés (24 m). Apenas cinco orbitadores de espaço foram construídos: Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis e Endeavor. Uma missão típica durou de 12 a 16 dias. O principal tanque de combustível do ônibus espacial detinha cerca de 526.000 galões (2 milhões de litros) de combustível. Durante a reentrada, a parte externa do orbitador aquece acima de 1.500 °C. O ônibus pode ir de 0 a 27.500 km/h em menos de 8 minutos.
Primeiro grande desastre de um ônibus espacial.
CNN BRASIL. Acidente envolvendo ônibus espacial Challenger completa 35 anos | NOVO DIA. Disponível em: https://youtu.be/jruNxlqNq1I?si=aKAy6fxjnVm3UqFK Acesso em: 31 jul. 2024.
Foco no conteúdo
2024_EM_V1
Segundo grande desastre de um ônibus espacial.
CORTES DO SPACE ORBIT. O Acidente do Ônibus Espacial Columbia #Shorts.
Disponível em: https://youtube.com/shorts/KVmVAn0FySQ?si=4gmi0J_37xZ_MbO. Acesso em: 31 jul. 2024.
Foco no conteúdo
2024_EM_V1
Os primeiros locais de lançamento usaram as bases militares nos EUA e na antiga URSS, e estes permaneceram os principais centros de lançamento dos EUA e da Rússia desde então.
Os foguetes não têm permissão para decolar em áreas altamente povoadas; portanto, os locais de lançamento estão sempre localizados em áreas remotas.
Centros de lançamento
Imagem da plataforma marítima Odyssey.
Reprodução – WIKIMEDIA COMMONS, 2005. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SeaLaunch-Odyssey.jpg. Acesso em: 31 jul. 2024.
Foco no conteúdo
2024_EM_V1
Caro professor, se quiser comentar, na imagem colocamos a plataforma de lançamento The Odyssey, da Sea Launch company. Ela lança foguetes do meio do Oceano Pacífico. A plataforma navega para um local perto do equador, uma jornada de 11 a 12 dias, então o foguete é lançado.
Centro de teste de mísseis localizado numa antiga base aérea, na costa da Flórida. Primeiro foguete lançado em 1950. Desde 1958, é o principal centro de lançamento dos EUA e o único para missões tripuladas. No total, mais de 500 foguetes foram lançados. O Complexo 39 de lançamento, localizado em uma ilha ao norte do Cabo Canaveral, foi adicionado na década de 1960 para os lançamentos da Saturn V. Esta área é conhecida como o Kennedy Space Center.
Cabo Canaveral
Complexo 40 de Lançamento do Cabo Canaveral. 
Reprodução – SPACEX/WIKIMEDIA COMMONS, 2010. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Space_Launch_Complex_40_at_Cape_Canaveral_(aerial).jpg. Acesso em: 31 jul. 2024.
Foco no conteúdo
2024_EM_V1
Primeira plataforma de lançamento construída em Baikonur na URSS, usada para lançar o Sputnik 1 e Yuri Gagarin. Voos russos e missões planetárias lançadas a partir de Baikonur, centro situado nas planícies planas e desertas do Cazaquistão. Possui dezenas de estações de lançamento. Os testes de mísseis e foguetes começaram lá em 1955.
Baikonur (Rússia)
Lançamento do foguete Soyuz a partir da estação Baikonur para a Estação Espacial Internacional, em 2013.
Reprodução – NASA/BILL INGALLS/WIKIMEDIA COMMONS, 2013. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Soyuz_TMA-09M_spacecraft_at_the_Baikonur_Cosmodrome_launch_pad_(4).jpg. Acesso em: 31 jul. 2024.
Foco no conteúdo
2024_EM_V1
Mais mísseis e foguetes foram lançados a partir da Plesetsk do que de qualquer outro local de lançamento do mundo - mais de 1.500 deles. Localizado próximo ao círculo ártico, a cerca de 800 km a nordeste de Moscou. É um dos principais testes de mísseis e centro de lançamento espacial desde 1957. Por muitos anos, foi um lugar secreto e o governo soviético só admitiu sua existência em 1983.
Plesetsk (Rússia)
Foguete Cyclone-3 levando o satélite Meteor-3 lançado da base de Plesetsk, que fica numa área de floresta e lagos.
Reprodução – NASA/WIKIMEDIA COMMONS, 2014. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cyclone-3_rocket_launching_Meteor-3_satellite.png. Acesso em: 31 jul. 2024.
Foco no conteúdo
2024_EM_V1
Situado no deserto de Gobi, 1.600 km a oeste de Pequim, foi usado pela primeira vez em 1960. Em 1970, o foguete March-1 lançou o satélite Mao-1, tornando a China a quinta nação a lançar um satéliteartificial. Lançamentos são limitados ao sudeste para evitar Rússia e a Mongólia.
Jiuquan (China)
 
Edifício de montagem vertical de veículos lançadores no Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan.
Reprodução – WIKIMEDIA COMMONS, 2021. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Jiuquan_VAB.png. Acesso em: 31 jul. 2024.
Foco no conteúdo
Para saber mais sobre voos tripulados, como o Shenzou, veja https://agenciabrasil.ebc.com.br/internacional/noticia/2024-04/china-prepara-lancamento-da-nave-espacial-tripulada-shenzhou-18 (acesso em: 31 jul. 2024).
FICA A DICA
2024_EM_V1
A localização deste local de lançamento na Guiana Francesa é uma das melhores do mundo. Está perto do equador, que dá o aumento máximo de energia da rotação da Terra para lançamentos em órbitas equatoriais, e as condições climáticas são favoráveis ao longo do ano. O local é usado como o principal espaço porto europeu desde julho de 1966. Um novo bloco foi recentemente construído para uso pelo lançador de soja russo.
Kourou (European Space Agency)
O foguete Ariane 5 com o Telescópio Espacial James Webb da NASA a bordo no Centro Espacial da Guiana em Kourou, Guiana Francesa.
Reprodução – NASA/BILL INGALLS/WIKIMEDIA COMMONS, 2021. Disponível em: htthttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ariane_5_Rollout_with_James_Webb_Space_Telescope_(51770676014).jpg. Acesso em: 31 jul. 2024.
Foco no conteúdo
2024_EM_V1
Caro professor, aqui vão algumas curiosidades sobre o Ariane 5:
O foguete Ariane 5 é capaz de levantar dois satélites pesando quase 10 toneladas;
Um foguete Ariane 5 consiste em um estágio central, dois boosters sólidos e um estágio superior. Tem quase 170 pés (52 m) de altura.
O estágio central do foguete é preenchido com hidrogênio líquido e propulsor de oxigênio líquido, então o motor principal e os estágios de “booster” são acionados e o foguete se eleva. Durante a decolagem, a área é banhada com água para reduzir os efeitos do ruído e do calor.
Nós também temos a nossa base de lançamento. A base de Alcântara no Maranhão.
ESTADÃO. Conheça a Base de Lançamento de foguetes de Alcântara, no Maranhão. Disponível em: https://youtu.be/SYQqboSWsFY?si=0yc0beCedVnKesUI. Acesso em: 31 jul. 2024.
Foco no conteúdo
2024_EM_V1
Nos próximos slides, você verá um esquema ilustrativo de um lançamento de um foguete, composto de quatro estágios e movido a combustível sólido. Explique o que acontece em cada estágio, baseando-se nas imagens que aparecem à medida que o foguete sobe. Faça uma rápida pesquisa, se necessário.
Ao infinito e além
Encerramento
COM SUAS PALAVRAS
10 MINUTOS
Imagem ilustrativa de um foguete genérico.
2024_EM_V1
Caro(a) Professor(a),
Para ajudar os estudantes a descreverem os estágios do lançamento, ilustrados pelas imagens que aparecem à medida que o foguete sobe, acesse a simulação disponível em: 
MODERNA. Estágios de lançamento de um foguete, [s.d.]. Disponível em: https://web.moderna.com.br/html/html5/foguete/. Acesso em: 31 jul. 2024.
Além disso, explique que o princípio de funcionamento dos motores de foguetes baseia-se na Terceira Lei de Newton. Para se mover para cima, os foguetes expelem para baixo enormes jatos de gás aquecido. Dessa maneira, de acordo com a lei da ação e reação, os gases expelidos empurram o foguete para cima. Como o movimento do foguete não depende de estar em contato com um meio ou outro corpo, como acontece com veículos terrestres, navios e aviões, ele pode continuar acelerando mesmo no espaço, enquanto houver combustível em seu reservatório.
Se quiser adicionar informações a respeito dos combustíveis dos foguetes, o texto abaixo pode ajudar.
	
Existem dois tipos de motores de foguetes: os chamados propulsores (combustíveis) sólidos e aqueles que usam propulsor líquido. Muitos foguetes pequenos usam propulsor sólido. Foguetes maiores podem usar uma combinação de combustível sólido e combustível líquido em diferentes estágios. Os impulsionadores (“boosters”) são motores adicionais usados ​​para fornecer impulso extra para a decolagem e são abandonados (jogados fora). Os impulsionadores de combustível sólido são como fogos de artifício: uma vez iniciada a queima, eles não podem ser desligados até que todo o propulsor seja usado.
2024_EM_V1
17
1º estágio
2º estágio
3º estágio
4º estágio
Reprodução - MODERNA. Disponível em: https://web.moderna.com.br/html/html5/foguete/. Acesso em: 31 jul. 2024.
2024_EM_V1
18
AGORA É COM VOCÊ!
2024_EM_V1
CANIATO, R. (Re) Descobrindo a astronomia. São Paulo: Átomo, 2013.
DK. Space: a visual Encyclopedia. EUA: DK, 2010.
LEMOV, D. Aula nota 10: 49 técnicas para ser um professor campeão de audiência. São Paulo : Da Prosa; Fund. Lemann, 2011.
LUSA. China prepara lançamento da nave especial tripulada Shenzhou-18. Agência Brasil, 24 abr. 2024. Disponível em: https://agenciabrasil.ebc.com.br/internacional/noticia/2024-04/china-prepara-lancamento-da-nave-espacial-tripulada-shenzhou-18. Acesso em: 31 jul. 2024.
MODERNA. Estágios de lançamento de um foguete, [s.d.]. Disponível em: https://web.moderna.com.br/html/html5/foguete/. Acesso em: 31 jul. 2024.
RONAN, C. The Golden Book of Astronomy. EUA: Golden Press, 1984.
SILVA, J. A.; PINTO, A. C.; LEITE. C. Olhando para o céu. São Paulo: Editora do Brasil, 2000.
Identidade visual: imagens © Getty Images
Imagem de capa: SEDUC-SP.
Referências
2024_EM_V1
2024_EM_V1
image2.png
image3.png
image4.png
image5.png
image6.png
image7.png
image8.png
image9.svg
 
image15.png
image12.jpeg
image13.png
image15.svg
 
image14.png
image17.svg
 
image16.jpg
image17.jpg
image18.png
image19.jpg
image20.jpg
image21.jpg
image22.png
image26.svg
 
image23.jpg
image24.jpeg
image25.jpeg
image26.jpg
image27.jpg
image28.jpg
image29.png
image30.png
image31.png
image32.jpg
image33.jpeg
image34.png
image35.png
image36.png
image37.png
image38.png
image39.png
image40.jpg
image41.png
image42.png
image43.png
image44.png
image45.png
image46.png
image47.png
image10.png
image11.png
image1.png