Facebook do Portal São Francisco
Google+
+ circle
Home  Foguete - Página 10  Voltar

Foguete



Todavia as formas podem ser muito variadas, nomeadamente, no número e forma das aletas da cauda. Outros rockets, de um andar ou mais, podem ainda apresentar outras aletas de estabilização mais perto da extremidade, ou intermédias,( isto para rockets de "espaço - modelismo" , pois alguns dos modelos militares ou industriais, por vezes não têm aletas). 1.1 -FORÇAS ACTUANTES ( Fig.2) 

Foguete           

Foguete

As forças essenciais que actuam um foguete em voo são de dois tipos: Externas e Internas   As forças externas são o Peso- P- e as Forças Aerodinâmicas-Fa, abaixo referidas como "Lift" e "Drag", ambas forças de pressão.   A Força Interna é a força desenvolvida pelo motor do foguete, para provocar a sua movimentação, contrariando o efeito das forças anteriores.   O Peso é a força que resulta de o foguete possuir determinada massa- mf - e estar sob a acção de um campo gravítico - g.  Á superfície da terra, um foguete que tenha de massa 800 g = 0.8 Kg estará sujeito a uma força puxando-o para o solo de : P = mf*g = 0.8Kg*9.8 m/s2 =7.84 N ( N=Newton)  FIG.2Para o nosso caso, os foguetes nunca atingem alturas em que tenhamos de usar diferentes valores para g.  

As Forças Aerodinâmicas, resultam da interferência entre o objecto em movimento e o gas em que se move, neste caso, o ar.  Vamos considerar apenas duas fundamentais : o "Drag" representada por Fd,FD ou D que é uma força de pressão que se opõe ao movimento do objecto na direcção das linhas de fluxo do ar e em sentido oposto a este, sendo portanto uma força "retardadora" , e o "Lift",representada por FL, Fl ou L que é uma força que é perpendicular ás linhas de fluxo do ar e dirigida para cima, tendo portanto um efeito de "suspensão. ( o LIFT é uma força muito importante no caso dos aviões, como se pode deduzir, mas que não consideramos no caso dos foguetes, como iremos ver )

FACTORES ESSENCIAIS DE ESTABILIDADE DE VOO

    O  rocket vai estar afectado por duas forças que vão contrariar o seu movimento : O seu próprio peso, consequência da gravidade, e a que resulta do efeito do ar , a que chamámos Força aerodinâmica de pressão. Qualquer destas forças vai ter, no corpo do "rocket" um determinado ponto de aplicação. O ponto de aplicação do peso é aqui designado por Centro de gravidade - Cg e o ponto de aplicação das forças aerodinâmicas, designado por Centro de pressão é representado por Cp

                  Foguete  

        Foguete

A figura 3,  da esquerda, mostra as forças fundamentais que afectam o rocket no voo. Na da direita mostra-se como se dispõem os perfis de pressão do ar ao longo do corpo do foguete de modo a darem origem ás forças, que, por razões de facilidade de exposição continuamos a designar por Lift e Drag de acordo com a terminologia inglesa. Note-se que estas forças são as que actuam também um avião normal, com a diferença que no avião, o Lift é muito importante perante o Drag, e num foguete, , passa-se o contrário. Sendo L o Lift e D o Drag ; F=L+ D = Força aerodinâmica TOTAL.( soma vectorial de Le D, FA).    Note-se na figura da direita, que poderíamos definir Lift, como a força que se exerce sobre o corpo do foguete, perpendicular á direcção do movimento do fluido onde este se move, e como Drag, a força que se exerce  em sentido contrário ao movimento do fluido, mas não necessariamente na mesma direcção. Drag é assim uma força que se opõe ao movimento normal do foguete. Se o foguete se move em direcção vertical e sentido ascendente, num fluido parado,  por exemplo ar com vento muito fraco, então, a direcção de escoamento do fluido adjacente ao foguete pode ser considerada a do movimento do foguete e o sentido o seu oposto . Deste modo, com esta simplificação, a direcção do Drag pode ser considerada a direcção de movimentação do foguete, e o seu sentido o oposto a esse movimento, como mostrado na fig.4 a seguir. O Lift, praticamente não estará presente quando se trata de um voo vertical estável.

Foguete

Na figura 4 vemos quatro situações em que a direcção do movimento do foguete é a vertical. Na fig.A temos um movimento completamente estabilizado, Os vectores da força impulsora, do peso e do DRAG, estão alinhados com a vertical e o eixo de simetria do foguete e o movimento é estável, não havendo lugar á existência da força de LIFT.

Na figura B, temos um foguete, accionado por motor que , por qualquer razão, desvia o seu eixo de um ângulo â para a direita. Neste caso, passa a existir uma força de LIFT dirigida para o lado que o foguete se inclina. O mesmo acontece se o foguete estiver a mover-se por inércia, ou seja , em qualquer caso surge uma força de LIFT que provoca um momento em relação ao centro de gravidade, que leva o nariz a voltar á vertical. O mesmo papel cabe á força de DRAG em ambos os casos. Verifica-se portanto uma força de restauração que leva o foguete ás condições iniciais, quando este se inclina para qualquer lado.

Todavia , esta vantagem só acontece se o centro de pressão Cp, estiver abaixo do centro de gravidade Cg. No caso D tal não acontece e, embora o LIFT esteja para o mesmo lado do que se passa em C, o momento em relação a Cg tem o sentido inverso do de D, agravando assim a situação de desvio. UMA IMPORTANTE CONDIÇÃO DE ESTABILIDADE AERODINÂMICA É QUE O Cg, ESTEJA Á FRENTE DE Cp, PELO MENOS ENTRE UM E DOIS DIÂMETROS DO CORPO DO ROCKET

1.3 -INFLUÊNCIA DA DENSIDADE DO FLUIDO onde se move o foguete....(neste caso o ar )

 Considere-se a segunda lei de Newton : F=M.dV/dt.....integrando, obtemos : F=Cnt.M.V onde Cnt. é uma constante.( M=Massa do corpo, V= velocidade do corpo )

Como o ar está em movimento deveremos determinar a velocidade do fluxo de massa , que é a quantidade de massa passando num determinado ponto em dado intervalo de tempo. A velocidade do fluxo de massa, aqui representada por m’é igual á densidade do fluido, Á, vezes a velocidade,( velocidade do fluido junto á superfície do objecto...neste caso a velocidade do próprio objecto), vezes a área através da qual a massa em questão passa na unidade de tempo. Logo :

m’= m/t = r*V*A.................(1) ( unidades SI : r = Kg/m3 ; v= m/s ; A= m2) 04Sabendo m’ podemos exprimir a força aerodinâmica FA , que será igual ao fluxo de massa vezes a velocidade, uma vez que é uma força de atrito, ou seja :

FA = C1 * V * Á * V * A ...............(2) ( C1...Constante) Absorvendo a área A na constanteC1, ( uma vez que A é constante para cada caso) :

FA = C2 * r * V2 ............................(3) A força aerodinâmica é assim o produto de uma constante pela densidade do gas r,( ar = 1.2 Kg/m3) e pelo quadrado da velocidade. Ora esta expressão tem a forma de uma pressão dinâmica, ou seja, a força aerodinâmica é o produto de uma constante pela pressão dinâmica do fluido - q, onde o objecto se move

Fa = C3 * q ...................................(4) O que está feito para a força aerodinâmica, pode ser feito para as suas componentes D e L, ou seja :

Fd=C4*q..........................................(5) Fl=C5*q...........................................(6) As forças aerodinâmicas podem ser representadas por uma expressão tipo F = Ci*V*Ar, .....................................(7) onde Ci é uma constante dependente da forma do objecto, V a velocidade do objecto voador e Ar uma área de referência desse objecto. ( Fig. 5). Note-se no entanto que Af é uma área de referência

 

               Foguete

SEJA : Fd, ( ou FD ou D) =Cd*Aref .V2 da expressão anterior, por exemplo, a superfície total do objecto - As ou a sua projecção frontal - Af, Etc.O coeficiente Cd é um valor que pode ser considerado como : Cd=Fd/(0.5*r*V2*A)...................(8)Este valor Cd é experimentalmente determinado em túneis de vento, com objectos reais ou com modelos. No túnel, provocamos uma corrente de ar com uma velocidade V. Estando o foguete parado é como se movesse em relação ao ar com essa velocidade. Por outro lado sabemos a densidade do ar - r - e a área frontal do foguete - A. Através da aparelhagem ligada ao corpo do foguete , podemos medir as diversas forças que o afectam, resultantes do fluxo de ar a que está submetido, por exemplo Fd. Temos assim todos os valores necessários para calcular Cd Por isso, as tabelas que nos dão valores de Cd, devem obrigatoriamente referir a que tipo de área se refere esse coeficiente, para que possa ser devidamente usado no cálculo de Fd.

COEFICIENTES DE FORMA - Cd   

        Foguete

Fonte: fogamadores.com.sapo.pt

voltar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 avançar
Sobre o Portal | Política de Privacidade | Fale Conosco | Anuncie | Indique o Portal