Conceitos físicos envolvidos no projeto do foguete

1. PROPULSÃO DOS FOGUETES                                                                                                         

Baseados na Terceira Lei de Newton, Ação e Reação, o combustível do foguete -água e ar pressurizado, no caso- são liberados, fazendo o foguete se deslocar no sentido contrário da saída do combustível. Essas forças (para baixo, ar e água; para cima, foguete) apresentam a mesma intensidade e direção, porém, sentidos contrários.                                                                       

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2. CONTROLE E ESTABILIDADE DOS FOGUETES                                                                    Estabilidade é a capacidade de um objeto de manter sua trajetória, e depende do Centro de massa e do Centro de Pressão.                               

Centro de Massa é o ponto de equilíbrio do foguete. Já o Centro de Pressão é onde atuam a resultante das forças aerodinâmicas, as quais o projétil está sujeito. Depende do comprimento da ponta do foguete, do comprimento dele em si e da forma e dimensões das aletas.                    

Para que o foguete tenha estabilidade e mantenha sua trajetória, seu CM deve ser próximo à ponta do projétil, e o CP, logo abaixo.                                                                                                                                            

3. NOÇÕES DE AERODINÂMICA                                                                                                         Aerodinâmica é a ciência que estuda as forças que atuam sobre corpos em movimento, em meios fluidos (líquidos e gases).                                                                                                     

Tal conhecimento obtido através de observações em um túnel de vento possibilitou a definição das melhores formas para o deslocamento de objetos em fluidos.    

                                                
 4. FORÇA DE RESISTÊNCIA FLUIDA                                                                                                Um corpo que se desloca em um meio fluido sofre ação de uma força que se opõe ao seu movimento (contrária ao movimento); a Força de Resistência Fluida.     

                                       
5. COEFICIENTE DE ARRASTO DE UM CORPO
Arrasto é a resistência de um objeto, o foguete, em um meio fluido, no caso, o ar.
Seu cálculo depende da força de arrasto, densidade do fluido, velocidade do objeto e a área de referência ( parte do foguete)

6. ÁREA DO CORPO VOLTADA PARA O MOVIMENTO                                                                  Quanto menor a superfície de contato com o ar, menor sua resistência sobre o foguete. Por isso as pontas dos foguetes são sempre mais finas que o restante deles.      

                                        
7. DENSIDADE DO AR                                                                                                                            Se o ar estiver muito denso, vai oferecer maior resistência ao movimento do foguete; se estiver pouco denso, o contrário. Temperatura, pressão, altitude e umidade do ar são fatores que influenciam a densidade.                                                                                                                 

Como exemplo, quanto maior a temperatura, menos denso é o ar.             

                                     
8. VELOCIDADE RELATIVA                                                                                                              Quanto maior a velocidade do foguete, maior é a força de resistência do ar sobre ele.  

                    
9. ACELERAÇÃO DA GRAVIDADE                                                                                                     Como o foguete não sairá da atmosfera terrestre, sua Aceleração da Gravidade será sempre de 9,8 m/s².  E essa força fará resistência ao movimento de subida do foguete.        

                              
10. VELOCIDADE DE DESCARGA DO COMBUSTÍVEL DO FOGUETE                                     Cada molécula de água expelida pelo foguete possuem uma Velocidade diferente, por isso se considera apenas a Velocidade Média delas.                                                                                             A  pressão do ar, altura do líquido em relação à base da garrafa, velocidade de descida, aceleração da gravidade e densidade da água são fatores levados em consideração no cálculo da Velocidade de descarga da água.                                                                                                   

Obviamente, quanto maior o V, mais rápido e mais alto o foguete subirá.




Sites:
https://www.ucb.br/sites/100/118/TCC/2%C2%BA2008/TCC05MarcoSodre.pdf
http://pt.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_resist%C3%AAncia_aerodin%C3%A2mica