PRODUÇÃO TEXTUAL INTERDICIPLINAR EM GRUPO - LANÇAMENTO DE FOGUETES

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UNIVERSIDADE NORTE DO PARANÁ (UNOPAR) 
FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
Guilherme Jurkovski Xavier 
Francielli de Oliveira Machado 
 
 
 
 
 
LANÇAMENTO DE FOGUETES 
MODELO EXPERIMENTAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SANTA MARIA 
2021 
Guilherme Jurkovski Xavier 
Francielli de Oliveira Machado 
 
 
 
 
 
LANÇAMENTO DE FOGUETES 
MODELO EXPERIMENTAL 
 
Produção Textual Interdisciplinar em Grupo (PTG) 
Universidade Norte do Paraná (UNOPAR) 
Portfolio interdisciplinar em grupo 
Esta temática visa trabalhar os conteúdos do 
semestre corrente, demostrando a relação prática 
das disciplinas nas atividades 
que serão desenvolvidas no cotidiano 
profissional de um Engenheiro. 
Professores: Daiany Cristiny Ramos; 
Jenai Oliveira Cazetta; 
Eduardo Ferracin Moreira; 
Helenara Regina Sampaio Figueiredo; 
Adriane Aparecida Loper. 
SANTA MARIA 
2021 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO....................................................................................... 4 
2 DESENVOLVIMENTO........................................................................... 5 
2.1 Lançamento de foguetes........................................................................ 5 
2.2 Procedimento experimental.................................................................... 6 
2.2.1 Materiais................................................................................................. 6 
2.2.2 Ferramentas........................................................................................... 6 
2.2.3 Procedimentos de montagem................................................................ 7 
2.2.3.1 Foguete.................................................................................................. 7 
2.2.3.2 Base de Lançamento.............................................................................. 8 
2.3 Lançamento e análise do movimento de um foguete de garrafa pet........ 9 
2.3.1 Resultados............................................................................................. 10 
2.3.2 Velocidade inicial (V0)............................................................................ 11 
2.3.3 Altura máxima (H máx.).......................................................................... 12 
3 ANALISE DE MATERIAS...................................................................... 13 
3.1 Materiais poliméricos.............................................................................. 13 
3.2 O comportamento mecânico dos polímeros............................................ 15 
3.3 Monômero do polietileno tereftalato........................................................ 16 
4 CALCULO DE VOLUME........................................................................ 17 
5 CONCLUSÃO........................................................................................ 18 
6 REFERÊNCIA........................................................................................ 19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
 Neste trabalho nosso grupo de estudantes de engenharia elétrica elabora 
um projeto de construção de um foguete, onde são abordados estudos 
teóricos/práticos, avaliando alguns aspectos importantes a respeito deste 
produto que será realizado a partir de um modelo experimental, utilizando 
garrafas descartáveis de refrigerante (PET) em uma montagem de um sistema 
de propulsão que funciona com água e ar comprimido, através de lançamentos 
e cálculos matemáticos, resolvemos informações como velocidade inicial, altura 
máxima e sua distância alcançada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
2 DESENVOLVIMENTO 
 
2.1 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. 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 voo espacial, nos quais sua grande potência e 
capacidade de operar no vácuo são essenciais, mas também podem ser 
empregados para movimentar mísseis, aeroplanos e automóveis. 
 
Imagem 1.1 – Proposta do trabalho. 
 
6 
 
2.2 Procedimento experimental 
 
Iniciamos então a construção do foguete à água e ar comprimido 
utilizando garrafas PET de 2 litros com sistema de propulsão de canos de PVC. 
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 de medida (psi - Pound-Force 
Persquareinch - Libra por Polegada Quadrada), devido ao uso da mesma nos 
manômetros de bombas de encher pneus. 
 
2.2.1 Materiais 
 
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. 
 
2.2.2 Ferramentas 
 
Alicate; Estilete; Transferidor; Tesoura; Trena de 5 metros; Caneta 
hidrocor; Chave de fenda e Phillips; Régua; Arco de Serra. 
 
 
 
7 
 
2.2.3 Procedimentos de montagem 
 
2.2.3.1 Foguete 
 
Conservando a integridade da garrafa PET “b”; cortou-se garrafa PET “a” 
conforme as linhas de corte 1 e 2; a parte superior (1) foi encaixada na parte 
inferior da garrafa PET “b”, sendo a parte central (2) fixada na parte inferior da 
garrafa “b”, para a fixação das partes fora utilizado fita adesiva; em seguida 
colocou-se um balão com água na ponta do seu foguete (1). 
 
Imagem 1.2 – Linhas de corte na garrafa PET. 
 
 
 
 
 
 
8 
 
2.2.3.2 Base de Lançamento 
 
Efetua-se a montagem seguindo a lista de materiais do item 2.2.1 e o projeto: 
 
Imagem 1.3 – Projeto base de lançamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
2.3 Lançamento e análise do movimento de um foguete de garrafa pet 
 
Prendemos a base de lançamento no chão, para que fique seguro, 
adicionamos o volume de água no foguete em testes de 300 e 500ml, em 
seguida, encaixando o foguete na base prendendo-o ao gatilho, iniciou-se a 
pressurização com o auxílio de uma bomba de ar comprimido, atingindo cerca 
de 29 psi, feito isso, acionamos o gatilho para lançar o foguete. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
2.3.1 Resultados 
 
Tabela – 1.0 
LANÇAMENTO OBLIQUO DO FOGUETE 
Ângulo de Lançamento 
(Θ[º]) 
Volume inicial de agua 
(ml) 
∆t 
[s] 
Pressão 
média (psi) 
Alcance 
(x) [m] 
45 
300 2,30 
29 
30,50 
500 2,80 35,50 
60 
300 3,10 
29 
26,30 
500 3,60 32,60 
90 
300 3,65 
29 
5,70 
500 4,00 7,50 
 
A velocidade de lançamento forma com a horizontal um ângulo distinto de 0 ° e 
de 90°. 
 
Tabela – 1.1
LANÇAMENTO VERTICAL DO FOGUETE 
Ângulo de Lançamento 
(Θ[º]) 
Volume inicial de agua 
(ml) 
Pressão 
média 
Altura 
(y) [m] 
45 
300 
29 
25,93 
500 38,42 
60 
300 
29 
47,09 
500 63,50 
90 
300 
29 
65,28 
500 78,40 
 
 
 
 
11 
 
2.3.2 Velocidade inicial (V0) 
 
45°- 300 ml 
Vy = V0.senθ-gt 
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 
 
90° - 500 ml 
Vy = V0.senθ-gt 
0= V0.1-9,8.4 
V0 = 39,20/1 
V0 = 39,20m/s 
 
 
 
 
 
12 
 
2.3.3 Altura máxima (H máx.) 
 
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 
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 
 
 
 
 
13 
 
3 ANALISE DE MATERIAS 
 
3.1 Materiais poliméricos 
 
Os polímeros (termo criado por Berzelius em 1832) são macromoléculas, 
de peso molecular da ordem de 10³ a 106, constituída por unidades químicas 
simples (‘mero’ do grego ‘partes’) que se repetem sucessivamente, 
caracterizando a cadeia polimérica (Mano, 1991). Os polímeros podem ser 
classificados devido a sua estrutura química, método de preparação, 
característica tecnológica e comportamento mecânico (Mano, 1991). De acordo 
com o método de preparação, estes são divididos em dois grupos: polímeros de 
adição e polímeros de condensação. As características de fusibilidade são 
condicionantes primárias do comportamento tecnológico destes materiais, 
constituindo a base para classificação geral dos polímeros em termoplásticos e 
termorrígidos. Do ponto de vista do comportamento mecânico, os polímeros são 
divididos em três grandes grupos: borrachas ou elastômeros, plásticos e fibras. 
Neste contexto, os plásticos apresentam uma enorme variedade de materiais 
poliméricos. O polietileno, o polipropileno, o cloreto de polivinila, o poliestireno e 
os fruorocarbonos, epóxi, fenólicos e poliésteres são alguns deles. Alguns 
plásticos são muitos rígidos e frágeis, outros flexíveis, exibindo tanto 
deformações elásticas como plásticas quando submetidos à tração. Os 
polímeros plásticos podem apresentar qualquer grau de cristalinidade, também 
são conhecidos como resina, baseado no elemento químico carbono e são feitos 
pela síntese de materiais brutos advindos do petróleo. Segundo Vlack (1994) o 
plástico na engenharia é um adjetivo que define um material permanentemente 
deformável, mas na linguagem comum “plástico” se refere aos materiais que 
foram conformados por deformações plásticas. As propriedades mecânicas dos 
polímeros são caracterizadas pelo modo como esses materiais respondem às 
solicitações mecânicas aplicadas, podendo estas últimas ser do tipo tensão ou 
deformação. Os plásticos e os outros polímeros apresentam três tipos de 
comportamento tensão versus deformação tipicamente diferentes. 
14 
 
A imagem abaixo mostra o comportamento tensão versus deformação 
apresentada por um polímero frágil (curva A), que sofre ruptura quando se 
deforma. O plástico, curva B, é semelhante ao comportamento de muitos 
materiais metálicos; a deformação inicial é elástica, seguido por um escoamento 
e por uma região de deformação plástica. A curva C é totalmente elástica, 
característica típica da borracha (Callister, 1994). 
 
Imagem 2.1 
 
 
A descrição do processo de deformação do polímero semicristalino e o seu 
entendimento no contexto desta pesquisa são relevantes, pois a garrafa PET é 
constituída por uma estrutura semicristalina. Os polímeros semicristalinos, 
polímero composto por região cristalina e amorfa, quando submetidos às 
tensões de tração, promovem o alongamento das moléculas da 
cadeia na direção da tensão aplicada. 
 
 
 
15 
 
3.2 O comportamento mecânico dos polímeros 
 
Levando como exemplo o Polietileno tereftalato é um polímero formado a 
partir de uma reação química entre o ácido carboxílico e um álcool, pertencendo 
ao grupo dos materiais (poliester) que se obtém por meio de reações de 
condensação. Este é um material quimicamente inerte, termoplástico e 
semicristalino, desenvolvido em 1941 pelos químicos ingleses J. R. Whinfield e 
J. T. Dickson. A tabela mostra alguns valores das características mecânicas do 
PET em contraposição ao PVC e o aço. 
 
Tabela – 2.0
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Características mecânicas do PET 
Materiais 
Resistência 
Impacto 
(Kgf.mm/mm) 
Resistência 
Tração 
(MPa) 
Resistência 
Compressão 
(MPa) 
Módulo de 
Elasticidade 
(GPa) 
Along. 
Ruptura 
(%) 
PET 3,00-6,00 166-906,3 109,3-110,7 4,1-14,0 6,1-52,3 
PVC 3,75-4,55 31,2-40,7 53,0-68,2 2,77-8,6 4,6-41,6 
AÇO 545,3 140,1-1000 1002-1167 20 21,5-24,6 
16 
 
3.3 Monômero do polietileno tereftalato 
 
Bis-2-hidroxietiltereftalato ou BHET, é um monômero, uma pequena 
molécula composta por um único mero, que pode ligar-se a outros monômeros 
formando moléculas maiores denominadas polímeros. Existem, 
tradicionalmente, duas rotas principais para promoção dessa etapa: a rota de 
esterificação direta do ácido tereftálico (TPA) com o etileno glicol (EG) e a rota 
de transesterificação do tereftalato de dimetila (DMT) com o etileno glicol (EG) A 
rota de transesterificação foi por muito tempo a rota preferida para a produção 
do BHET, devido à maior facilidade de se obter o DMT no grau de pureza 
adequado ao processo, diferentemente do TPA. Nesta etapa as reações são 
conduzidas na presença de um catalisador numa faixa de temperatura crescente 
que varia de 170 a 210 ºC, com o metanol sendo removido continuamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
4 CALCULO DE VOLUME 
 
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: 
 
Imagem 4.1
 
 
Para cada corte transversal na altura 
x, temos que a secção obtida é um 
círculo, paralelo à base área ��2. 
 
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: 
 
Imagem 4.2 
 
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: 
 
 
 
Eixo X 
17 
 
 e daí 
 
ou seja, a área de cada secção transversal é: 
 
 
 
Logo, o volume do cilindro é dado por: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 
 
5 CONCLUSÃO 
 
Este trabalho mostrou as facetas de um relatório técnico elaborado, utilizando 
projetos para a construção de um foguete de garrafas descartáveis de 
refrigerante (PET) e montagem de um sistema de propulsão que funciona com 
água e ar comprimido. 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°. Desta forma, pode-se concluir que a pesquisa 
alcançou os resultados esperados, mostrando assim que os conteúdos e 
conhecimentos das disciplinas podem estar interligados sendo trabalhados de 
forma interdisciplinar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
19 
 
9 REFERÊNCIAS 
 
Polímero PET 
https://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/2235/1/DISSERTA%C3%8
7%C3%82O_EstudoUsoGarrafas.pdf 
 
Foguete e base de lançamento 
https://sites.google.com/site/ifscastronomia/foguete-de-garrafa-pet