Lançamento de foguete_Produção textual em grupo III

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Anhanguera Educacional 
 
CENTRO DE EDUCAÇÃO A DISTANCIA 
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 
 
 
AILTON DE SANTANA LOPES – RA 1277346968 
FRANKLIN BRABO LOUREIRO – RA 5260366415 
JHONATAS DA CONCEIÇÃO SANTOS – RA 4011638910 
RENATO COSME DA CONCEIÇÃO FERREIRA – RA 3763647404 
 
 
 
PRODUÇÃO TEXTUAL INTERDISCIPLINAR EM GRUPO III 
LANÇAMENTO DE FOGUETES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Macaé 
2017 
 
 
 
AILTON DE SANTANA LOPES 
FRANKLIN BRABO LOUREIRO 
JHONATAS DA CONCEIÇÃO SANTOS 
RENATO COSME DA CONCEIÇÃO FERREIRA 
 
 
 
 
 
 
LANÇAMENTO DE FOGUETES 
DATA DO EXPERIMENTO - 23 DE MAIO DE 2017 
 
 
 
 
Trabalho de conclusão do 3° período, 
requisito parcial de obtenção do título de 
Bacharelado, apresentado ao curso de 
Engenharia produção na universidade 
Anhanguera Educacional. 
Orientador: Carlos Victor 
 
 
 
 
 
 
Macaé-RJ 
2017
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. OBJETIVOS ......................................................................................................... 4 
1.1. OBJETIVO GERAL ........................................................................................ 4 
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................... 4 
2. INTRODUÇÃO.....................................................................................................5 
3. DESENVOLVIMENTO ....................................................................................... .....6 
3.1. TAREFA 1 ..................................................................................................... 6 
3.2. TAREFA 2 E TAREFA 3 ................................................................................. 9 
3.2.1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL............................................................9 
3.2.2. DADOS MEDIDOS E CÁLCULOS................................................................13 
3.2.3. ANÁLISE DOS RESULTADOS.....................................................................20 
3.4. TAREFA 4 .................................................................................................... 23 
3.5. TAREFA 5 .................................................................................................... 30 
3.6. TAREFA 6 .................................................................................................... 30 
4. CONCLUSÃO ................................................................................................... .34 
5. REFERÊNCIAS .................................................................................................. 35 
 
 
 
 
4 
 
 
1. OBJETIVOS 
 
1.1 OBJETIVOS GERAIS 
Este projeto tem por objetivo a construção e lançamento de foguetes de propulsão a 
ar e água utilizando como componente básico (unidade propulsora) garrafas de PET, 
visando alcançar a maior distância possível no lançamento. 
 
O trabalho tem como objetivo colocar o conhecimento na prática, trabalho em 
equipe, organização para planejar e execução. 
 
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 Utilizar uma simulação de lançamento de com garrafa PET para exploração 
dos conceitos de física, calculo, ciências dos materiais e outras áreas de 
conhecimento. 
 Trabalhar a teoria de lançamento de foguetes; 
 Investigar como variar o alcance de um lançamento de foguetes variando o 
ângulo de inclinação ou a quantidade de massa a ser lançada na direção 
oposta ao movimento, em um lançamento oblíquo; 
 Analisar a relação entre altura e quantidade de combustível ejetado, durante o 
lançamento vertical de um foguete; 
 Trabalhar, na prática, o conteúdo de lançamento de projéteis a partir do 
lançamento de foguete didáticos, feito com garrafas PET, utilizando água e ar 
comprimido. 
 Conhecer conhecimentos relativos aos materiais utilizados, responsabilidade 
social e sustentabilidade. 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
2. INTRODUÇÃO 
 
Neste trabalho descreve a construção de um foguete utilizando garrafas descartáveis de 
refrigerante (PET) e a montagem de um sistema de propulsão que funciona com 
água e ar comprimido, e mostrar através de lançamentos cálculos matemáticos para 
resolvermos informações como velocidade inicial, e a sua altura máxima e sua 
distância alcançada. 
Para elaboração do conteúdo deste trabalho foram necessárias várias pesquisas 
referentes aos tipos de materiais utilizados na fabricação de foguetes, como por 
exemplo, metais leves e resistentes, tipos de combustíveis utilizados e a localização 
ideal para a construção de um centro de lançamentos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
 
3. DESENVOLVIMENTO 
3.1 TAREFA 1. 
Lançamento de foguetes. 
Os foguetes funcionam baseados na Lei de Newton, a lei da ação e reação. Eles 
consistem, basicamente, em um projétil que leva combustível - sólido ou líquido - no 
seu interior. Esse combustível é queimado progressivamente na câmara de 
combustão, gerando gases quentes que se expandem. 
 
Foguetes reais 
 
7 
 
 
O termo foguete aplica-se a um motor que impulsiona um veículo expelindo gases 
de combustão por queimadores situados em sua parte traseira. Difere de um motor a 
jato por transportar seu próprio oxidante, o que lhe permite operar na ausência de 
um suprimento de ar. Os motores de foguetes vêm sendo utilizados amplamente em 
vôos espaciais, nos quais sua grande potência e capacidade de operar no vácuo são 
essenciais, mas também podem ser empregados para movimentar mísseis, 
aeroplanos e automóveis. 
 
O princípio básico para a propulsão de foguetes é a terceira lei de Newton – para 
cada ação há uma reação igual e oposta -, cujo efeito pode ser observado em uma 
mangueira de água: quando a água escapa com força pelo bocal, a mangueira é 
impulsionada para trás. Reduzindo-se o diâmetro de saída, esse empuxo será ainda 
mais forte. No foguete, quando os gases queimados escapam em um jato forte 
através de um bocal comprimido, o engenho é impulsionado na direção oposta. A 
magnitude do empuxo depende da massa e da velocidade dos gases expelidos. 
 
8 
 
 
Os motores de foguetes podem utilizar combustível sólido ou líquido. Os 
combustíveis sólidos contém um oxidante intimamente misturado. O motor consiste 
em um invólucro e no combustível, com um sistema de ignição para dar início à 
combustão e uma cavidade central para assegurar uma queima completa e por 
igual. Os motores de combustível líquido são mais complexos, já que o combustível 
e o oxidante são armazenados separadamente e depois misturados na câmara de 
combustão, mas são mais controláveis do que os motores de combustível sólido. O 
oxigênio e o hidrogênio liquefeitos são os combustíveis líquidos mais comuns. 
O foguete de vários estágios 
A maior parte da estrutura dos veículos espaciais é destinada ao transporte de 
combustível e oxidante. Acontece que uma boa quantidade desse propelente é 
consumida no menor trecho da viagem: aquele feito dentro dos limites da atmosfera 
terrestre. De fato, é durante esse percurso que é consumida considerável 
quantidade de energia, principalmente para levantar do solo um veículo com o peso 
de milhares de toneladas. 
Assim, vencido esse trecho, o foguete passa a carregar um peso inútil 
correspondente à estrutura destinada, no início, ao transporte daquele combustível. 
Este fato faz logo pensar num sistema que permita abandonar parte dessa estrutura. 
Recorre-se então ao sistema de foguete de vários estágios: o veículo é subdividido 
em dois, três e até quatro elementos, tendo cada um a propriedade de sedestacar 
do restante do foguete assim que o combustível por ele armazenado chega ao fim. 
 
9 
 
 
3.2. TAREFA 2 e TAREFA 3. 
3.2.1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL. 
Esta etapa descreve a construção de um foguete utilizando garrafas PET de 2 litros 
e a montagem de um sistema de propulsão a base de cano de PVC que funciona 
com água e ar comprimido. Vários fatores influenciam na estabilidade do foguete 
durante o voo, como a obtenção e relação entre centro de massa e centro de 
pressão. Durante o lançamento será apresentado, por meio de algumas 
aproximações, a aplicabilidade da segunda e terceira leis de Newton. Por fim, será 
obtido os alcances horizontais e verticais que o foguete irá atingir aplicando uma 
pressão média de 29 psi. Foi utilizada esta unidade da medida (psi - pound-force per 
squareinch - libra por polegada quadrada), devido ao uso da mesma nos 
manômetros de bombas de encher pneus. A unidade utilizada no sistema 
internacional de unidades (SI.) é o pascal (Pa). 
Materiais utilzados: 
Foguete e base de lançamento 
 Garrafa pet de 2 litros (2 unidades) 
 Bexiga de aniversário (1 unidade) 
 Pasta de documentos para fazer as abas (1 unidade) 
 Fita adesiva da mais larga (1 unidade) 
 tubo de PVC de 20 mm 
 Conexões de 20 mm 
 Tubo de PVC de 40 mm 
 Válvula Shrader (Bico de pneu de bicicleta) 
 Braçadeira de nylon 
 Braçadeira de metal 
 Barbante 
 Adesivo para cano PVC 
 Esparadrapo. 
Ferramentas: 
 Alicate 
 Estilete 
10 
 
 
 Transferidor 
 Tesoura 
 Trena de 5 metros 
 Caneta hindrocor 
 Chave de fenda e Phillips. 
 Régua 
 Arco de Serra. 
Procedimentos: 
Foguete 
Você deverá montar seu foguete conforme as recomendações à seguir: (Olhe a 
figura abaixo) 
 
I – Reserve uma garrafa PET b; 
II – Corte uma das garrafas PET a, próximas as marcas 1 e 2; 
III – A parte superior (1) deve ser encaixada na parte inferior da garrafa PET b, que 
foi reservada, e a parte central (2) deve ser fixada na parte inferior da garrafa b; 
IV – Para melhor fixação das partes é importante o uso de fita adesiva; 
V – Coloque um balão com água na ponta do seu foguete (1); 
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IV – Desenhe, recorte e cole as abas do foguete. 
 
Base de Lançamento 
Você deverá encaixar as peças conforme mostra a figura abaixo: 
 
 
I – Parte lateral: Encaixe os itens 9, 5, 2, 6 e 1respectivamente; 
II – Parte lateral: Encaixe os itens 8, 2, 6 e 1 respectivamente; 
Encaixe os itens I e II (após a montagem) mencionados acima nas laterais do item 7. 
III – Parte central: Faça uma marca de 9cm e de 8cm no item 3 e encaixe na parte 
central do item 7; 
IV – Parte central: Com o auxilio do item 14 posicione o item 10 na marca de 9cm e 
prenda-as no cano com a abraçadeira de aço, item 11; 
V - Parte central: Posicione o item 12 na marca de 8cm e passe 5/4 de volta de 
esparadrapo, item 15; 
VI – Para unir as partes é necessário que a parte central tenha uma angulação 
móvel em relação ao horizonte, para isso, utilize uma união de rosca entre as partes 
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1 e 7 e um gabarito para confirmação do ângulo escolhido. E para finalizar coloque o 
item 4 e 13 para servir de gatilho. 
 
Execução: 
 
 
I – Prenda sua base no chão, para que fique seguro o lançamento; 
II – Coloque o volume de água no seu foguete, nos testes foram usados 300 e 500 
ml 
III - Encaixe o foguete na base prendendo-o com o gatilho; 
IV - É necessário aumentar a pressão interna com o auxilio de uma bomba, 
colocando cerca de 29 psi ; 
V – Solte o gatilho para lançar seu foguete. 
Obs.: Este experimento foi repetido com diferentes volumes de água e diferentes 
ângulos conforme Tabela 1: LANÇAMENTO OBLIQUO FOGUETE. 
 
13 
 
 
3.2.2. DADOS MEDIDOS E CÁLCULOS. 
Dados Coletados. 
 
Cálculos. 
A velocidade de lançamento forma com a horizontal um ângulo distinto de 0° e de 
90°. 
 
A velocidade V0 pode ser decomposta em duas componentes: Vox (componente da 
velocidade no eixo dos x) e Voy (componente da velocidade no eixo dos y): 
Vox = Vo. Cos Voy = Vo. Sen 
O lançamento oblíquo resulta da composição de dois movimentos independentes: 
 
Tabela 1: LANÇAMENTO OBLÍQUO FOGUETE 
Θ[º] (ângulo 
de 
lançamento) 
Volume inicial 
do foguete [ml] 
∆t [s] Pressão média 
Alcance 
(x)[m] 
45° 
300 2,30 
29psi 
30,50 
500 2,80 35,50 
60° 
300 3,10 
29 psi 
26,30 
500 3,60 32,60 
90° 
300 3,65 
29psi 
5,70 
500 4,00 7,50 
14 
 
 
Movimento horizontal – Esse movimento é uniforme, uma vez que Vox é constante 
(desprezando-se a resistência do ar). 
Movimento vertical – Nesse movimento, a velocidade é variável, pois o corpo está 
sujeito à aceleração da gravidade: na subida, o movimento é retardado (velocidade e 
aceleração têm sentidos contrários); na descida, o movimento é acelerado 
(velocidade e aceleração têm sentidos iguais). 
 
15 
 
 
1. a componente de v0, na direção do eixo x é dada pela equação : 
 
2. a componente de v0, na direção do eixo y é dada pela equação : 
 
 
 
 
Equações de Posição e Velocidade 
As equações de posição e velocidade estão agrupadas de acordo com o tipo de 
movimento, além de considerarmos a origem dos eixos de referência na posição de 
lançamento da partícula, o que faria de x0 e y0 valores nulos. Vamos às equações: 
1. movimento na direção x (MRU) 
 
 
2. movimento na direção y (MUV) 
Deslocamento 
 
 
Velocidade 
 
Torricelli 
 
 
 
Obtenção de Alguns Resultados no Lançamento de Projétil 
 
Nossos resultados serão obtidos para uma referência positiva sendo considerada 
para cima e origem no ponto de lançamento. Os resultados são: 
1. Altura máxima ymax. Por Torricelli sabendo-se que vy é nulo, 
 
então, a altura máxima é dada pela equação cima é: 
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2. Tempo de subida ts. Partindo-se da equação de velocidadee sabendo-se 
que vy é nulo, encontra-se para o tempo de subida, equação 
 
 
 
3. Alcance máximo R = xmax. O alcance é máximo quando o tempo t é igual ao 
tempo de queda tq. Sendo o tempo de queda o dobro do tempo de subida, 
pois y = 0 e usando-se a equação de movimento. 
 
obtém-se o tempo de queda 
 
e substituindo-se o tempo de queda na equação de movimento horizontal 
encontra-se: 
 
Rearrumando tem-se para xmax 
 
 
 
 
Resoluções dos Calculos de Velocidade inicial (V0) e altura máxima (Hmáx) 
 
 Velocidade Inicial 
45°- 300 ml 
Vy = V0.senθ-gt 
17 
 
 
0= V0.0,71-9,8.2,3 
V0 = 22,54/0,71 
V0 = 31,75m/s 
45°- 500 ml 
Vy = V0.senθ-gt 
0= V0.0,71-9,8.2,8 
V0 = 27,44/0,71 
V0 = 38,65m/s 
 
60° - 300 ml 
Vy = V0.senθ-gt 
0= V0.0,87-9,8.3,1 
V0 = 30,38/0,87 
V0 = 34,92m/s 
 
60° - 500 ml 
Vy = V0.senθ-gt 
0= V0.0,87-9,8.3,6 
V0 = 35,28/0,87 
V0 = 40,55m/s 
 
90° - 300 ml 
Vy = V0.senθ-gt 
0= V0.1-9,8.3,65 
V0 = 35,77/1 
V0 = 35,77m/s 
 
18 
 
 
90° - 500 ml 
Vy = V0.senθ-gt 
0= V0.1-9,8.4 
V0 = 39,20/1 
V0 = 39,20m/s 
 
 Altura Máxima 
Ângulo 45° - 300ml 
Ymax = (V0.Senθ)² / 2g 
Ymax = (31,75.0,71) ² / 2.9,8 
Ymax = (508,1643) / 19,6 
Ymax = 25,93m 
 
 
Ângulo 45° - 500ml 
Ymax = (V0.Senθ)² / 2g 
Ymax = (38,65.0,71) ² / 2.9,8 
Ymax = (753,0360) / 19,6 
Ymax = 38,42m 
 
Ângulo 60° - 300 ml 
Ymax = (V0.Senθ)² / 2g 
Ymax = (34,92.0,87) ² / 2.9,8 
Ymax = (922,9687) / 19,6 
Ymax = 47,09m 
 
Ângulo 60° - 500 ml 
Ymax = (V0.Senθ)² / 2g 
Ymax = (40,55.0,87)² / 2.9,8 
19 
 
 
Ymax = (1244,5726) / 19,6 
Ymax = 63,50m 
 
Ângulo 90° - 300 ml 
Ymax = (V0.Senθ)² / 2g 
Ymax = (35,77.1) ² / 2.9,8 
Ymax = (1279,4929) / 19,6 
Ymax = 65,28m 
 
Ângulo 90° - 500 ml 
Ymax = (V0.Senθ)² / 2g 
Ymax = (39,20.1) ² / 2.9,8 
Ymax = (1536,64) / 19,6 
Ymax = 78,4m 
 
Tabelas com altura máxima 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela2: Dados lançamento do lançamento vertical 
Θ[º] (ângulo de 
lançamento) 
Volume inicial do 
foguete [ml] 
Pressão média 
Altura máxima 
(y)[m] 
45° 
300 29 psi 25,93 
500 
 
38,42 
60° 
300 
29 psi 
47,09 
500 63,50 
90° 
300 
29 psi 
65,28 
500 78,40 
20 
 
 
3.2.3. ANÁLISE DE RESULTADOS. 
Gráficos com relação ao ângulo de lançamento usando um determinado 
volume . 
 
 
 
 
 
 
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Gráficos com relação ao volume de água no lançamento usando um 
determinado ângulo 
 
 
 
 
22 
 
 
 
O foguete se movimenta segundo a 3ª Lei de Newton, que diz: "A toda ação 
corresponde uma reação de igual intensidade, mesma direção e sentido contrário". 
Em um foguete de verdade, o escape de gases resultantes da combustão se dá em 
sentido contrário ao de seu movimento. No foguete de garrafa PET propulsado a 
água e ar comprimido o princípio é o mesmo. Quando a boca da garrafa se 
desprende da base, o ar comprimido empurra a água para o exterior em grande 
velocidade, gerando uma força para baixo e uma reação para cima (o movimento do 
foguete). 
A inércia do foguete também influencia no movimento descrito, de acordo com a 
primeira e segunda Lei de Newton. 
Analisando essas leis, observa-se que quanto menor a massa do foguete maior é a 
aceleração alcançada por ele, pois a força necessária para vencer a inércia do 
aeromodelo será menor. Contudo, grande parte do peso que o foguete possui 
provem da massa de água dentro dele (utilizada como combustível) e quanto maior 
o volume de combustível maior é a aceleração atingida pelo foguete. 
Ao fazermos uma análise detalhada dos gráficos acima podemos constatar 
que a maior distância que o foguete pode alcançar é utilizando um angulo de 
45º. 
O lançamento com maior alcance vertical foi com um ângulo de 90°. 
23 
 
 
3.4 TAREFA 4. 
A) Comportamento Mecânico dos Polímeros. 
Os polímeros estão presentes em quase todos os produtos que utilizamos. Eles são 
macromoléculas (moléculas gigantes) formadas a partir da união de moléculas 
menores (monômeros) iguais ou diferentes. 
De uma forma geral, os polímeros podem ser naturais (presentes na natureza ou em 
organismos vivos, como os carboidratos, as proteínas etc.) ou sintéticos (obtidos em 
laboratório, como o PET, o PVC, o Teflon etc.). 
Entre tantos exemplos de polímeros existentes, neste texto destacaremos 
o polímero Pet, cuja sigla vem do nome Politereftalato de etileno. Ele é conhecido 
ainda por outros dois nomes: Drácon ou terilene. 
O PET (Politereftalato de etileno) é um polímero sintético (um tipo de plástico) de 
condensação (duas moléculas menores diferentes unem-se a partir da eliminação de 
uma molécula de água) que possui como principal característica o fato de ser um 
termoplástico, isto é, um tipo de polímero que pode ser remodelado (ter o seu 
formato modificado) por meio de um aquecimento seguido de um resfriamento. 
 
B) Processos utilizados para transformação de polímeros. 
Os produtos plásticos podem ser moldados em vários processos de transformação, 
onde as diversas resinas poliméricas em formato de grânulos, pó ou líquidos, depois 
de aquecidas e/ou catalisadas. 
Extrusão: A matéria-prima é amolecida é e sua saída é forçada através de uma 
matriz instalada no equipamento denominada rosca extrusora, produzindo um 
produto que conserva a sua forma ao longo de sua extensão, após seu resfriamento. 
Aplicação: fabricação de produtos flexíveis, como embalagens, sacolas, sacos e 
bobinas também conhecidos como filme, após o processo de extrusão, podem ser 
modelados no produto final com soldas e cortes e produtos rígidos ou semirrígidos, 
como tubos, perfis, mangueiras e chapas. 
24 
 
 
 
 
 
Sopro: A matéria-prima amolecida pelo calor no canhão da extrusora é forçada 
através de uma matriz e ou fieira, formando uma mangueira. Quando o molde fecha 
sobre esta mangueira é introduzido uma agulha onde o ar é soprado, forçando o 
material a ocupar as paredes ocas do molde formando a peça. Após o resfriamento 
a peça é extraída. 
 
 
25 
 
 
 
 
Injeção: A matéria-prima amolecida pelo calor dentro do cilindro de injeção e sob 
pressão é injetada através de canais de injeção do molde para o interior das 
cavidades, as quais reproduzem o produto a ser fabricado. A máquina utilizada 
neste processo denomina-se injetora. 
O produto é extraído depois de resfriado o suficiente para manter a forma e as 
dimensões necessárias. 
 
 
 
26 
 
 
 
 
Laminação: Este processo com superposição de materiais como papel, papelão, 
metais, previamente ratados com resina termoplástica, forma um “sanduíche” que é 
prensado como aquecimento, proporcionando a aderência total das camadas, 
resultando em produtos altamente resistentes. 
Havendo indicação técnica em ter as espessuras uniformes e ou dimensionamento 
controladas utiliza-se o sistema de calandragem, ou seja, o estiramento por dois ou 
mais cilindros. 
Fundição ou Casting- É o processo para baixa produção, quase sempre utilizado 
para a fabricação de protótipos. Consiste em despejar a resina líquida adicionada a 
outras substâncias que promovem endurecimento (catalisadores ou agentes de 
cura) dentro de um molde. 
Compressão: Moldagem de produtos a partir do aquecimento de pré-formas ou 
diretamente do pó. Utilizada para a moldagem de materiais termo fixos. 
 
 
 
27 
 
 
 
C) Processos de fabricação empregados para a construção de um foguete. 
Da aprovação do projeto ao lançamento, a construção de um foguete pode durar oito 
anos. Esse é o tempo previsto para que fique pronto um foguete. Uma fábrica de 
foguetes utiliza as mesmas ferramentas de base que uma de aviões, e não envolve 
muitos processos automatizados, sendo a maior parte do trabalho feita com 
instrumentos manuais. A diferença é que existe muito menos margem de segurança 
na construção de um foguete do que na de um avião. A nave espacial funciona 
sempre no limite, como um carro de Fórmula 1 em relação a um carro comum; é 
mais eficiente, mas tem mais chance de falhar. Leveza e resistência são condições 
básicas em naves nascidas para atravessar os 160 quilômetros de atmosfera chegar 
ao vácuo e ainda entrar em órbita, o que só conseguem quando atingem a 
velocidade de 27 000 quilômetros por hora. 
Até na hora do lançamento, os ônibus espaciais precisam ter força suficiente para 
agüentar as fortes vibrações provocadas pelos foguetes lançadores em plena 
propulsão. Um foguete é feito em 98% de ligas de alumínio, mesmo material 
empregado nos ônibus espaciais. Não é o que de mais leve existe em 
disponibilidade nessa indústria (a fibra de carbono é mais leve e mais resistente). O 
problema é o custo pois a fibra de carbono é tão cara, que seria economicamente 
inviável construir um foguete inteiro com esse material, que só é empregado em 
lugares especiais, como o nariz e as partes mais altas do foguete. Além disso, 
materiais compostos não-metálicos não resistem tão bem a trabalhos pesados. 
No foguete de sondagem brasileiro Sonda IV, a estrutura que aloja o motor e o 
propelente é feita em aço de alta resistência, porque precisa agüentar as enormespressões e temperaturas causadas pela queima do combustível. Já no VLS, o quarto 
estágio, aquele que carrega o satélite até o momento da entrada em órbita, é feito 
de kevlar e resina epóxi, materiais muito leves, mas que sofrem mais deformações 
do que os metálicos. Há risco de descolamentos e fissuras no bloco de propelente 
(combustível sólido, uma mistura à base de resina, perclorato de amônio e pó de 
alumínio), causando assim a explosão do propulsor. Mesmo mais frágil, vale a pena 
utilizá-lo ali, porque cada quilo a menos no último estágio do foguete significa 1 quilo 
28 
 
 
a mais de carga útil que ele pode levar. É por essa razão que os foguetes e ônibus 
espaciais nunca chegam lá em cima do mesmo jeito que saíram: os estágios mais 
pesados, com mais combustível e motores poderosos, são desconectados do ônibus 
ou do estágio que leva a carga útil assim que cumprem seu papel de empurrá-los 
acima da atmosfera. 
Em pontos críticos das naves. onde o calor é muito forte, as ligas de alumínio não 
dão conta do recado. É quando entram em cena as cerâmicas, capazes de resistir a 
temperaturas muito maiores. Nos foguetes Ariane, a cerâmica é empregada 
especialmente nos cilindros externos do fundo do motor do foguete principal. No 
lançamento, os gases expelidos na queima do combustível (hidrogênio e oxigênio 
líquidos) pelo motor estão a temperaturas muito elevadas, em torno de 3 000°C. 
Para evitar que esses gases subam e atinjam a parte posterior da nave, um escudo 
com cerâmica é instalado para protegê-la. 
O calor da queima também deve ser mantido apenas dentro do compartimento do 
motor, para não se espalhar pelo resto da estrutura da nave. Por isso o 
compartimento é revestido de materiais resistentes e isolantes. Nos foguetes 
brasileiros, tecidos de amianto silício e carbono impregnados com resinas fenólicas 
(originárias do fenol, um derivado de petróleo), fazem esse serviço. Apesar de 
resistentes, os tecidos são consumidos aos poucos quando submetidos a altas 
temperaturas, e devem portanto ser projetados numa espessura que dure até acabar 
a queima. Porém, no bocal de exaustão não pode acontecer esse consumo de 
material, pois o foguete sobe justamente em reação à força com que os gases são 
expelidos pelo bocal. Alterando-se as características do bocal, a propulsão fica 
comprometida. Na parte mais estreita do bocal, denominada garganta da tubeira, 
são usados então grafites especiais de alta densidade, e carbono-carbono, materiais 
que resistem mais tempo à ação do calor. 
Além da temperatura interna, as naves espaciais têm que enfrentar também alguns, 
problemas quentes do lado de fora. E o coquetel explosivo que acontece quando se 
misturam atmosfera e velocidade. Conforme os foguetes aceleram, o choque com as 
moléculas que formam o ar é cada vez mais violento e produz mais calor. Para 
foguetes como os lançadores, que sobem largando os estágios mais pesados pelo 
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caminho— apenas entre 2 e 5% da massa total do foguete no momento da 
decolagem entram em órbita—e atingem a velocidade máxima já muito acima da 
atmosfera, o problema não é tão grave. Complicada mesmo é a vida dos ônibus 
espaciais, que atravessam a atmosfera na ida e na volta. 
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3.5 TAREFA 5. 
 
A) Usando o Cálculo Integral, mostre que o volume de um cilindro reto, de altura h e 
cuja base é um círculo de raio r, é V = r2h. 
 
Colocando o sistema de eixos de modo que a origem do sistema esteja no centro da 
base do cilindro e o eixo x seja perpendicular à base do cilindro, temos: 
 
 
Para cada corte transversal na altura x, temos 
que a secção obtida é um círculo, paralelo à 
base, cuja área é r2. 
 
 
 
 
Logo, o volume do cilindro é dado por: 
 
 
B) Usando o Cálculo Integral, mostre que o volume de um cone reto, de altura h e 
cuja base é um círculo de raior, é V = r2h/3. 
Colocando o sistema de eixos de modo que a origem do sistema esteja no vértice do 
cone e o eixo x seja perpendicular à base do cone, temos: 
 
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Para cada corte transversal na altura x, temos que a secção obtida é um círculo, 
paralelo à base, cuja área é y2. 
Examinando o corte longitudinal ao lado, por semelhança de triângulos, podemos 
escrever: 
 
e daí 
 
ou seja, a área de cada secção transversal é: 
 
 
 
Logo, o volume do cilindro é dado por: 
 
 
 
3.6 TAREFA 6. 
 
Tomando como exemplo a base Brasileira de Alcântara, antes da instalação, todas 
as famílias (nativos) foram movidas para agrovilas localizadas a uma distância que 
varia de 14 a 50 km da área delimitada pela Força Aérea Brasileira; receberam uma 
quantia em dinheiro, casas com energia elétrica, etc. como forma de compensar as 
terras nas quais estavam perdendo 
A localização geográfica ideal é o mais próximo possível a linha do equador, pois o 
consumo de combustível para o lançamento de satélites é menor em comparação 
com bases em latitudes maiores. 
Beneficios da proximidade da base com a linha do equador: 
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 A velocidade de rotação da Terra na altura do Equador, auxilia o impulso dos 
lançadores e assim favorece a economia do propelente utilizado 
nos foguetes sendo estimada uma economia em até 30 % de combustível. 
 Permite lançamentos em todos os tipos de órbita, desde as equatoriais (em 
faixas horizontais) às polares (em faixas verticais), além da segurança das 
áreas de impacto do mar que foguetes de vários estágios necessitam ter. 
 Menor densidade demográfica, o que aumenta a possibilidade de existência 
de diversos sítios para foguetes diferentes. 
 Condições climáticas: clima estável, regime de chuvas bem definido e ventos 
em limites aceitáveis tornam possível o lançamento de foguetes em 
praticamente todos os meses do ano. 
 Considerando os fatores mencionados acima, a base brasileira de Alcântara, 
localizada no Maranhão, é considerada uma das melhores do mundo pela sua 
localização geográfica, por estar a dois graus da linha do Equador, entretanto, 
o lado negativo é a pouca utilização desta base devido a atrasos logísticos e 
tecnológicos. 
 
Instalações necessárias a uma base de lançamentos: 
 
 Prédio de preparação de propulsores (motores); 
 Prédio de preparação da carga útil (experimentos científicos/tecnológicos ou 
satélites); 
 Prédio de carregamento de propelente líquido; 
 Prédios de apoio (onde o foguete pode ser guardado, corpo de bombeiros, 
etc.); 
 Plataformas de Lançamento (onde o foguete é lançado) 
 Centro de Controle Avançado (casamata). 
 Base aérea com pista de pouso pavimentada e sinalizada 
 Pátio de aeronaves. 
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Localização de bases de Lançamento Brasileiras: 
 
 Centro de Lançamento de Alcântara - O CLA está situado na latitude 
2°18’ sul, e tinha originalmente uma área de 620 km², no município de Alcântara, a 
32 km de São Luís, capital do estado brasileiro do Maranhão. 
 
 
Centro de Lançamento da Barreira do Inferno - Está localizada na Rota do Sol, 
no município de Parnamirim, a 12 km de Natal, capital do estado brasileiro do Rio 
Grande do Norte. Nela se concentram operações de lançamento de foguetes de 
pequeno e de médio porte. A instalação trouxe a Natal a alcunha de "Capital 
espacial do Brasil". O local foi escolhido pois é próximo do equador magnético; 
aproveitava o suporte logístico já existente; a região apresenta baixo índice 
pluviométrico; grande área de impacto representado pelo oceano e condições de 
ventos predominantemente favoráveis. 
 
 
 
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4. CONCLUSÃO 
Este trabalho mostrou-se a construção deum foguete utilizando garrafas 
descartáveis de refrigerante (PET) de 2 litros e a montagem de um sistema de 
propulsão que funciona com água e ar comprimido, colocamos os fundamentos de 
física aprendidos em sala de aulas na prática. A partir desse experimento foi 
constato que o melhor ângulo de lançamento para maior alcance horizontal foi o de 
45°, e o de maior alcance vertical foi o de 90°. 
Por fim, foi abordada a importância da localização das bases de lançamentos 
existentes, onde se concluiu que, quanto mais próxima à linha do Equador, melhores 
serão as condições de lançamento. 
Desta forma, pode-se concluir que a pesquisa alcançou os resultados esperados, 
mostrando assim que os conteúdos de várias disciplinas podem estar interligados e 
trabalhados de forma interdisciplinar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5. REFERÊNCIAS 
Movimento oblíquo- Foguetes 
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Cinematica/movobl.php 
 
Portal do professor. 
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=28293 
 
Como é o lançamento de um foguete? 
http://mundoestranho.abril.com.br/tecnologia/como-e-o-lancamento-de-um-foguete/ 
 
Transformações de polímeros 
http://www.moldesinjecaoplasticos.com.br/reologia_processo.asp 
 
Operações de lançamento. 
https://educacaoespacial.wordpress.com/recursos-2/materiais-de-
estudo/conteudos/astronautica/operacoes-de-lancamento/ 
 
Polímero PET 
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/polimero-pet.htm