{"id":39587,"date":"2021-09-16T10:00:00","date_gmt":"2021-09-16T13:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ufrgs.br\/amlef\/?p=39587"},"modified":"2021-09-22T01:14:28","modified_gmt":"2021-09-22T04:14:28","slug":"capitulo-5-lancando-se-no-espaco","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ufrgs.br\/amlef\/2021\/09\/16\/capitulo-5-lancando-se-no-espaco\/","title":{"rendered":"Cap\u00edtulo 5: Lan\u00e7ando-se no espa\u00e7o"},"content":{"rendered":"\n
Figura 1. Repre\u00adsen\u00adta\u00ad\u00e7\u00e3o da queda de uma folha de papel e de uma bolinha de papel.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

No cap\u00ed\u00adtulo \u201ccomo sair da Terra\u201d apren\u00adde\u00admos que h\u00e1 uma rela\u00e7\u00e3o forte entre a gra\u00advi\u00addade e qual\u00adquer pos\u00adsi\u00adbi\u00adli\u00addade de sair da atmos\u00adfera ter\u00adres\u00adtre, por\u00e9m outro ele\u00admento impor\u00adtante da nossa jornada ao espa\u00e7o \u00e9 a resis\u00adt\u00ean\u00adcia do ar. No ensino m\u00e9dio apren\u00adde\u00admos a des\u00adcon\u00adsi\u00adde\u00adrar a resis\u00adt\u00ean\u00adcia do ar, mas em altas velo\u00adci\u00adda\u00addes e na nossa viagem espa\u00adcial con\u00adsi\u00adder\u00e1-la \u00e9 fun\u00adda\u00admen\u00adtal. Um expe\u00adri\u00admento simples da influ\u00ean\u00adcia da resis\u00adt\u00ean\u00adcia do ar, que voc\u00ea pode fazer em casa, \u00e9 obser\u00advar o movi\u00admento de queda de uma folha e uma bolinha de papel.<\/p>\n\n\n\n

Figura 2. Dia\u00adgrama de for\u00e7as atuando em um foguete, durante seu lan\u00ad\u00e7a\u00admento. Adap\u00adtado de: Pixabay<\/a> .<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Para sair da atmos\u00adfera rumo ao espa\u00e7o, pre\u00adci\u00adsa\u00admos pensar em como con\u00adtor\u00adnar essa \u201cresis\u00adt\u00ean\u00adcia\u201d que ocorre na atmos\u00adfera. Algumas pe\u00e7as fun\u00adda\u00admen\u00adtais para enten\u00adder esse movi\u00admento s\u00e3o: as for\u00e7as de resis\u00adt\u00ean\u00adcia do ar (ou de arrasto<\/a>), o empuxo (ou empuxo din\u00e2\u00admico)<\/a> e a for\u00e7a da gra\u00advi\u00addade, como demons\u00adtrado na figura 2.  A for\u00e7a de arrasto<\/a> depende de dois fatores essen\u00adci\u00adal\u00admente, a velo\u00adci\u00addade do objeto em rela\u00e7\u00e3o ao ar e a forma do foguete. Para mini\u00admi\u00adzar a for\u00e7a de arrasto asso\u00adci\u00adada \u00e0 forma, os fogue\u00adtes t\u00eam sua extre\u00admi\u00addade em forma de cone inver\u00adtido, chamado de nariz (ogiva). O empuxo din\u00e2\u00admico<\/a> \u00e9 a for\u00e7a que impul\u00adsi\u00adona o foguete na libe\u00adra\u00ad\u00e7\u00e3o dos gases oriun\u00addos da com\u00adbus\u00adt\u00e3o em seus motores. <\/p>\n\n\n\n

Durante seu per\u00adcurso, o foguete expe\u00adri\u00admenta, como parte do arrasto<\/a>, a chamada press\u00e3o din\u00e2\u00admica, que \u00e9 uma press\u00e3o que se deve ao movi\u00admento. \u00c9 aquela mesma que expe\u00adri\u00admen\u00adta\u00admos quando andamos em um ve\u00edculo com a janela aberta: mesmo que n\u00e3o haja vento, sen\u00adti\u00admos como se hou\u00advesse, pois nos des\u00adlo\u00adca\u00admos com velo\u00adci\u00addade em rela\u00e7\u00e3o ao ar que est\u00e1 parado. Essa press\u00e3o pode ser t\u00e3o intensa a ponto de dani\u00adfi\u00adcar o foguete e, por\u00adtanto, precisa ser considerada.<\/p>\n\n\n

A press\u00e3o din\u00e2\u00admica segue a equa\u00e7\u00e3o \"\\inline, onde \"\\inline \u00e9 a press\u00e3o, \"\\inline \u00e9 a den\u00adsi\u00addade do ar junto ao objeto e \"\\inline \u00e9 a velo\u00adci\u00addade deste. Ora, se a velo\u00adci\u00addade \u00e9 nula no lan\u00ad\u00e7a\u00admento e a den\u00adsi\u00addade atmos\u00adf\u00e9\u00adrica \u00e9 nula no v\u00e1cuo do espa\u00e7o, essa press\u00e3o tamb\u00e9m vai ser nula nesses pontos; mas em algum ponto durante o lan\u00ad\u00e7a\u00admento dentro da atmos\u00adfera, ela vai passar por um m\u00e1ximo. Con\u00adsi\u00adde\u00adrando que a cons\u00adtru\u00ad\u00e7\u00e3o do foguete pos\u00adsi\u00adbi\u00adlita que ele aguente at\u00e9 certos valores de press\u00e3o com segu\u00adran\u00e7a, a velo\u00adci\u00addade de lan\u00ad\u00e7a\u00admento tem que ser con\u00adtro\u00adlada para que a press\u00e3o m\u00e1xima durante o voo n\u00e3o ultra\u00adpasse esse limiar. Por esse motivo, os fogue\u00adtes n\u00e3o s\u00e3o lan\u00ad\u00e7a\u00addos com seus motores em pot\u00ean\u00adcia m\u00e1xima at\u00e9 atingir certa altura na atmos\u00adfera, onde o ar \u00e9 mais rarefeito.<\/p>\n\n\n

A atmos\u00adfera tamb\u00e9m demons\u00adtra sua influ\u00ean\u00adcia no retorno \u00e0 Terra. Durante a reen\u00adtrada, ao ingres\u00adsar na atmos\u00adfera ter\u00adres\u00adtre<\/a>, a nave encon\u00adtra-se em velo\u00adci\u00adda\u00addes ultras\u00ads\u00f4\u00adni\u00adcas, com grande energia cin\u00e9\u00adtica<\/a>. Para n\u00e3o espa\u00adti\u00adfar-se no ch\u00e3o, \u00e9 neces\u00ads\u00e1\u00adrio reduzir a velo\u00adci\u00addade da nave, e isso ocorre em diver\u00adsas etapas.<\/p>\n\n\n\n

Figura 3. Dia\u00adgrama de for\u00e7as atuando em um para\u00adque\u00addas. Foto ori\u00adgi\u00adnal: Ama\u00adra\u00adgem da nave espa\u00adcial Apollo 9. Adap\u00adtado de: NASA.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Em um pri\u00admeiro momento, a nave colide com a atmos\u00adfera<\/a>. Essa colis\u00e3o causa um enorme aumento de press\u00e3o, que leva \u00e0 com\u00adpres\u00ads\u00e3o adi\u00ada\u00adb\u00e1\u00adtica<\/a> do g\u00e1s e seu aumento de tem\u00adpe\u00adra\u00adtura. Este efeito pode ser t\u00e3o intenso a ponto de ionizar o g\u00e1s, emi\u00adtindo luz e outras ondas ele\u00adtro\u00admag\u00adn\u00e9\u00adti\u00adcas, como r\u00e1dio e micro-ondas. Todo esse pro\u00adcesso causa uma grande dis\u00adsi\u00adpa\u00ad\u00e7\u00e3o de energia, redu\u00adzindo muito a velo\u00adci\u00addade da nave. Depen\u00addendo da incli\u00adna\u00ad\u00e7\u00e3o com que a nave entra na atmos\u00adfera, ela pode ser empur\u00adrada de volta ao espa\u00e7o ou passar por um estresse t\u00e3o grande que cause danos \u00e0 sua estru\u00adtura ou carga e passageiros.<\/p>\n\n\n\n

Ap\u00f3s a reen\u00adtrada, a nave con\u00adti\u00adnua sofrendo efeitos da resis\u00adt\u00ean\u00adcia do ar. Devido a sua alta velo\u00adci\u00addade, a for\u00e7a de arrasto <\/a>\u00e9 maior do que a for\u00e7a gra\u00advi\u00adta\u00adci\u00ado\u00adnal, e a nave segue desa\u00adce\u00adle\u00adrando. Como a den\u00adsi\u00addade atmos\u00adf\u00e9\u00adrica \u00e9 maior quanto mais pr\u00f3ximo da super\u00adf\u00ed\u00adcie, esse efeito \u00e9 gra\u00adda\u00adtivo e, quando a velo\u00adci\u00addade \u00e9 pequena o sufi\u00adci\u00adente, a nave pode abrir seus para\u00adque\u00addas sem risco de que estes se rompam.<\/p>\n\n\n\n

O efeito do para\u00adque\u00addas pode ser enten\u00addido da seguinte maneira: a super\u00adf\u00ed\u00adcie de contato com o ar \u00e9 ampli\u00adada no momento em que ele se abre, fazendo com que a for\u00e7a de resis\u00adt\u00ean\u00adcia do ar<\/a> aumente, alte\u00adrando o equi\u00adl\u00ed\u00adbrio das for\u00e7as de arrasto<\/a> e da gra\u00advi\u00addade. Quando a for\u00e7a de arrasto e da gra\u00advi\u00addade se equi\u00adli\u00adbram, a nave atinge o que \u00e9 chamado de velo\u00adci\u00addade termina<\/a>l, pois a for\u00e7a total que age sobre ela \u00e9 nula e n\u00e3o h\u00e1 ace\u00adle\u00adra\u00ad\u00e7\u00e3o. Com o para\u00adque\u00addas aberto, a velo\u00adci\u00addade ter\u00admi\u00adnal da nave \u00e9 baixa o sufi\u00adci\u00adente para que ela caia no ch\u00e3o, ou na \u00e1gua, sem maiores danos.<\/p>\n\n\n\n

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Curi\u00ado\u00adsi\u00addade: O para\u00adque\u00addas do gato! Gatos podem sobre\u00advi\u00adver \u00e0 queda de grandes alturas!? Na queda de um gato de grandes alturas, ocorre o mesmo efeito do para\u00adque\u00addas. Durante a queda, a for\u00e7a da gra\u00advi\u00addade atua em favor do movi\u00admento de queda livre e a for\u00e7a resis\u00adt\u00ean\u00adcia do ar<\/a> atua no sentido oposto ao movi\u00admento, para equi\u00adli\u00adbrar as for\u00e7as o gato se estica, aumen\u00adtando a sua \u00e1rea de contato com o ar.  No equi\u00adl\u00ed\u00adbrio das for\u00e7as, o gato passa a ter uma velo\u00adci\u00addade ter\u00admi\u00adnal<\/a> baixa o sufi\u00adci\u00adente para n\u00e3o se esbor\u00adra\u00adchar no ch\u00e3o.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Figura 4. Foto de um gato durante queda. Adap\u00adtado de: Free Wall\u00adpa\u00adper<\/a>. <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
\u00c1lisson<\/strong> Francisco Schneider Siebeneichler e Rog\u00e9rio Nunes Wolff \/ Equipe AMLEF 2021<\/strong><\/h5>\n\n\n\n
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Saiba mais:<\/h2>\n\n\n\n