FOGUETES
Como funcionam os motores de foguetes?
Uma das missões mais incríveis que o homem já empreendeu foi a exploração espacial, de assombrosa complexidade. A exploração espacial é complicada porque existem muitos problemas a resolver e obstáculos a superar - coisas como:
- o vácuo do espaço;
- problemas com gerenciamento do calor;
- a dificuldade da reentrada;
- a mecânica orbital;
- micrometeoritos e detritos do espaço;
- radiação solar e cósmica;
- a logística de como ter um banheiro em um ambiente sem gravidade.
Mas o maior problema de todos é conseguir energia suficiente para simplesmente tirar a aeronave do solo. É aí que entram os motores dos foguetes.
Os motores dos foguetes são, por um lado, tão simples que você poderia montar e voar em seu próprio modelo de foguete sem gastar muito. Por outro lado, os motores de foguetes e seus sistemas de combustível são tão complicados que somente 3 países conseguiram colocar pessoas em órbita.
Vamos dar uma olhada nos motores dos foguetes para entender como funcionam, bem como para compreender um pouco da complexidade que os rodeia.
O básico Quando a maioria das pessoas pensa a respeito de motores, lembra de rotação. Por exemplo, o motor a gasolina de um carro produz energia rotacional para mover as rodas. Um motor elétrico produz energia rotacional para girar um ventilador ou fazer girar um disco. Um motor a vapor é usado para fazer o mesmo que faz uma turbina a vapor e a maioria das turbinas a gás.
Os motores dos foguetes são radicalmente diferentes, pois são de reação. O princípio básico no qual se baseia o motor de um foguete é o famoso princípio newtoniano segundo o qual "a cada ação corresponde uma reação de igual intensidade e sentido contrário". Um motor de foguete está jogando massa para um sentido e se beneficiando da reação que ocorre no sentido oposto como resultado.
Esse conceito de "jogar massa e se beneficiar da reação" pode ser difícil de assimilar a princípio porque não é isso que parece estar acontecendo. Veja os exemplos a seguir para ter uma idéia melhor da realidade.
Se você já teve a oportunidade de ver uma mangueira de incêndio dessas grandes jogando água, deve ter notado que é necessário usar muita força para segurar a mangueira (às vezes, são necessários 2 ou 3 bombeiros). A mangueira está atuando como um motor de foguete. Ela está jogando água em uma direção e os bombeiros estão usando sua força e peso para contrabalançar a reação. Se eles soltassem a mangueira, ela ficaria batendo em tudo a sua volta com uma força tremenda. Se os bombeiros estivessem em skates, a mangueira iria empurrá-los para trás em grande velocidade.
Quando você enche uma bexiga e deixa que ela voe por toda a sala, está criando um motor de foguete. Nesse caso, o que está sendo jogado são as moléculas de ar que estão dentro da bexiga. Muitas pessoas acreditam que as moléculas de ar não pesam nada, mas elas têm peso. Quando elas saem pela boca da bexiga, o resto da bexiga reage no sentido oposto.
O motor de foguete geralmente está jogando massa na forma de um gás a alta pressão para fora em uma direção para obter uma reação no sentido oposto.
Basicamente é assim que o motor de foguete funciona.
A explicação não está correta. Pense na seguinte situação:
ResponderExcluira) Imagine 2 patrulhas disputando um cabo de guerra.
b) Em um determinado momento, todos os integrantes de uma das patrulhas soltam o cabo simultaneamente.
c) Os integrantes da outra patrulha (que continuam a puxar o cabo) caem e o cabo se desloca violentamente na direção da patrulha que continua a puxar o cabo.
d) O cabo se movimenta porque só há força sendo exercida em uma direção.
e) É exatamente assim com o motor dos foguetes (o combustível queima dentro da câmara e empurra em todas as direções, exceto onde há uma abertura).
f) Como a força está sendo aplicada em todas as direções igualmente, o foguete não se desloca para o lado porque as forças opostas se anulam.
g) Mas para trás, não há força sendo exercida no foguete, já que existe a abertura (é como puxar um cabo de guerra sem ninguém fazendo força no sentido oposto);
g) O foguete se desloca para a frente porque a expansão dos gases dentro do motor está "empurrando" o foguete somente nesta direção e no lado oposto há uma abertura e portanto, não há "empurrão" do foguete para trás.
A lei de ação e reação ocorre em corpos distintos, como por exemplo quando alguém empurra a borda de uma piscina como os pés. O nadador empurra a borda (ação) e a borda empurra o nadador (reação) e o nadador se desloca porque tem menor massa.
ResponderExcluirSe a leia de ação e reação fosse a responsável pelo deslocamento do foguete, os foguetes não funcionariam no espaço, pois lá há vácuo (ausência de ar) e portanto faltaria um segundo objeto para exercer a reação (seria como um nadador no meio da piscina, isto é, não há borda para ser empurrada).
Infelizmente, muitos livros de física indicam erroneamente o deslocamento de um foguete para explicar a lei da ação e reação.