Foguetes de Vinagre e Bicarbonato de Sódio

Uma das modalidades de foguetes é aquela na qual é usado Vinagre (ácido acético) e Bicarbonato de Sódio para aumentar a pressão interna no foguete.
Essa modalidade de foguetes é a permitida pela MOBFOG, sendo assim restrito o uso de outros meios que aumentem a pressão no interior do foguete, como por exemplo, ar comprimido, outros reagentes, etc.

A MOBFOG (Mostra Brasileira de Foguetes) tem como principal objetivo estimular os jovens de construir e lançar, o mais longe possível, foguetes feitos de garrafa PET. Portanto, a equipe que obter maior alcance melhorando o seu foguete e sua base de lançamento ganha a competição.

Como construir:

Um foguete:

O foguete é constituído basicamente por:

>Bico

>Corpo

>Saia

>Centro de gravidade

>Aletas

>Reagentes
>Aerodinâmica

A obtenção do melhor foguete é através de cálculos extremamente complexos ou simplesmente de testes.

A ilustração a seguir mostra com mais detalhes importantes partes do foguete:

Aconselho que as variações nos próximos projetos envolvam:

>BICOS cônicos ou ogivas. No bico cônico usamos pontas de garrafas já cônicas e no local do gargalo colamos um cone feito com uma tira de PET. Como mostra a figura abaixo:

No bico ogival usamos pontas de garrafas com um formato de ogiva e no local do gargalo colamos metade de uma bola de pingpong. Como mostra a figura abaixo:

>O CORPO com grande comprimento, porém com o diâmetro não tão grande. Um comprimento maior acarreta um volume maior à garrafa, portanto a quantidade de reagentes pode ser maior. Um diâmetro grande traz um arrasto ( força de resistência do ar na trajetória do foguete) enorme, porém se ele for pequeno, o volume da garrafa será bem menor do que é considerado bom.

O comprimento maior pode ser obtido através da emenda de garrafas, explicado na categoria de foguetes de água (http://oficinadefoguetes.blogspot.com.br/p/foguetes-de.html).

>A SAIA é o prolongamento da parte inferior do foguete e é muito importante para a estabilidade do foguete em sua trajetória. Podemos construir uma saia com a parte lateral de uma garrafa PET. O comprimento adequado da saia é até o começo do gargalo do tanque. O diâmetro da saia deve ser o mesmo da garrafa usada para o tanque (onde acontece a reação de propulsão do foguete).

>O CENTRO DE GRAVIDADE é o ponto onde se equilibra toda a massa do foguete. Podemos defini-lo colocando pesos de areia na parte superior do tanque. O centro de massa deve estar localizado aproximadamente no meio do foguete. Uma forma simples de localizar o centro de massa é usando uma linha amarrada aproximadamente no meio do foguete, penduramos então o foguete apenas por essa linha, regulamos o peso na ponta do foguete até a garrafa ficar na posição horizontal.

>AS ALETAS não devem ser grandes, pois isso resultaria em um foguete super estável. As aletas não devem ser pequenas, pois resultaria em um foguete indiferente. O foguete deve ter aletas, pois sem aletas o foguete seria instável. As aletas podem ser feitas de papelão. A quantidade pode ser três e equidistantes umas das outras.

Classificação:

Trajetórias previstas:

>REAGENTES: (~~COMBUSTÍVEL~~, pois não ocorre a combustão no foguete). São eles ácido acético e bicarbonato de sódio e a reação é:

O Gás Carbônico que antes estava em meio aquoso passa para o estado gasoso. Como as moléculas são mais distanciadas umas das outras elas precisarão de um maior espaço, como o volume da garrafa é constante a pressão interna do foguete aumentará.

Uma das formas de aumentar a pressão é aumentando a temperatura. A fórmula a seguir comprova esta frase: (Pi.Vi)/Ti=(Pf.Vf)/Tf, se mantivermos o volume constante teremos: Pi/Ti=Pf/Tf, ou seja quanto maior a temperatura final, maior a pressão final.

A quantidade de líquido no interior do foguete deve ser igual a um terço do volume do tanque de reagentes. Esse líquido pode ser apenas o vinagre ou o vinagre com a água. Por isso, é importante o aumento do tanque do foguete.

A pressão pode ser um fator muito importante, mas uma garrafa PET de 2 L suporta aproximadamente 9 bar (unidade de pressão) e a garrafa retornável de 1,5 L suporta aproximadamente 14 bar. Com uma alta quantidade de reagente a reação provocaria uma alta pressão que pode explodir a garrafa ou danificar a base de lançamento. Para melhor performance do foguete aconselho um uso fixo da pressão em um valor seguro e a expansão do tanque através da emenda de garrafas. Uma pressão considerada alta interfere na velocidade de saída do foguete e o volume de líquido dentro do foguete interfere no aumento da rampa de aceleração do foguete durante o lançamento, lembrando que após todo o líquido ser expelido o foguete começa uma leve desaceleração.

Para acionarmos a reação na hora desejada, colocamos o vinagre em uma camisinha para isolarmos do bicarbonato de sódio. A reação só irá acontecer quando estourarmos a camisinha que estará dentro do foguete.

>A AERODINÂMICA é o estudo da dinâmica dos corpos que se movem dentro de fluidos como o próprio ar e outros gases. Para melhorar a aerodinâmica é indicado o uso de materiais lisos e impermeáveis como PET. No entanto as aletas podem ser feitas com papelão, porém devemos tomar muito cuidado para não deixarmos orifícios que pode trazer um grande arrasto, para isso apertamos a parte da aleta q terá contato direto com o ar, afinando-a e após isso colamos fita adesiva para fazer o acabamento. O uso de silicone nos "cantos vivos" (por exemplo, o canto aleta/ corpo do foguete) é extremamente importante, pois durante sua trajetória o foguete estará a uma velocidade alta e qualquer detalhe fará diferença.

Base de Lançamento:

As bases de lançamento podem ser construídas a partir de canos e conexões de PVC ou de ferro. As peças e conexões de ferro podem ser um pouco mais caras e um pouco difíceis de encontrar, mas são bem mais eficazes. As bases metálicas são mais resistentes, possuem fácil manutenção, são mais seguras, não possuem vazamentos ( quando construída de maneira correta), suporta maior pressão, possui melhor vedação e é mais estável.

As bases de lançamento devem conter:
>Gatilho (é proibido segurar com as mãos)
>Válvula para aborto do lançamento
>Boa fixação no solo (é permitido o uso de ganchos, similares aos de barracas de acampamento, para melhor fixação da base)

As bases de lançamento podem conter:
>Regulagem do ângulo de lançamento
>Manômetro (medidor de pressão)

Exemplo:

Analisando a base de cima para baixo veremos que é constituída, respectivamente, por conexão e vedação do foguete, gatilho, válvula para aborto e manômetro, regulador de ângulo, válvula de retenção (para um acionamento com um êmbolo e uma agulha) e pés (isolados do circuíto e para dar maior estabilidade foram cheios de areia).

Abaixo cada item será melhor detalhado:

Conexão e vedação, a imagem a seguir representa os isso.

A borracha, similar a de "havaianas", faz a vedação. Já a conexão é feita por Reduções acopladas de modo que encaixem no gargalo da garrafa e na base de lançamento.

O gatilho é exatamente como a ilustração a seguir.

A válvula para aborto é constituída de uma redução usada de forma contrária, para diminuir a força do líquido se ocorrer o aborto do lançamento. A ilustração a seguir representa isso.

O manômetro é muito importante para saber o valor da pressão no foguete. Ele pode ser usado para manter uma pressão fixa, por exemplo 5 bar, para lançarmos foguete apenas com esse valor, podendo então analisar melhor o desempenho de aletas, bicos etc.

A regulagem de ângulo é simples e é feita pelo aparelho a seguir:

A válvula de retenção é usada no acionamento. A válvula de retenção só permiti a entrada de ar na base. Então, usamos ela e uma bomba de ar para empurrar um êmbolo conectado à agulha que fura a camisinha.