Física - Empuxo e Terceira Lei de Newton

Empuxo e Terceira Lei de Newton

Objetivos

Entender o conceito de empuxo através de experimentos simples. Estudar, observar, criar e compreender soluções para a construção de um foguete que funcione e se movimente de maneira estável, seguindo princípios da física: leis de Newton, centro de massa, quantidade de movimento e empuxo.

Ponto de partida

Leitura dos textos: Astronáutica - Reação de empuxo, Astronáutica - Dinâmica de foguetes, Direção e estabilidade e Um foguete de garrafas PET.

Procedimentos

Nesta aula podemos aproveitar conceitos ou experimentos anteriormente utilizados nos estudos da Terceira Lei de Newton - Ação e Reação. Também podem ser revistos os estudos da quantidade de movimento, que abrem caminho para o entendimento do conceito de empuxo aqui explicitado, em analogia com a relação:

É bom que os alunos entendam que o princípio dos foguetes está intimamente ligado aos conceitos que explicam, por exemplo, como se movimentam os carrinhos de brinquedo que têm bexigas de ar acopladas. O empuxo dado aos carrinhos pode ser estudado de modo a buscar analogias com os textos que tratam sobre o empuxo de foguetes.

Numa atividade em grupos de três ou quatro alunos, peça para que leiam o texto "Um foguete de garrafas PET". Depois, durante quatro semanas, oriente-os para que construam o foguete. Esse trabalho pode ser feito como atividade para casa ou com o objetivo de ser apresentado em uma feira de ciências. O professor deve perceber que todos os aspectos presentes nos textos de apoio acabarão fazendo parte dos estudos que seus alunos desenvolverão ao projetarem os foguetes de água.

Observação: A parte do texto "Um foguete de garrafas PET" que aprofunda as questões de física envolvidas na experiência ("O movimento do foguete durante a ejeção de água") não precisa ser decodificada pelos alunos. Mas o professor pode resumir o que acontece, fazendo uma explanação para os grupos durante ou depois da apresentação dos foguetes de água.

Cuidados

Esta atividade é recomendada para alunos do ensino médio. O professor deve passar algumas recomendações de segurança para os grupos, tais como: efetuar os testes em ambiente aberto e livre da passagem de outras pessoas; manter a bomba de ar um pouco afastada do foguete (fazendo uso de uma mangueira de pelo menos um metro), etc.

Avaliação

Ao término do prazo combinado, peça aos alunos que tragam seus foguetes de água e demonstrem seu funcionamento num espaço adequado da escola ou fora dela. Você também pode propor uma competição entre eles, para ver qual foguete tem mais alcance, por exemplo.

Proponha aos alunos as seguintes questões, que devem ser respondidas ao longo da tarefa de construção e apresentadas em um relatório final, juntamente com o foguete que produziram:

1) Quais foram as principais dificuldades que enfrentaram? Como elas foram solucionadas?

2) Qual é o "combustível" desse foguete?

3) Como seria possível aumentar o empuxo de um foguete desse tipo?

4) Qual o alcance do foguete de água? (Observação: eles devem medir a distância da queda em metros a partir da "base de lançamento", usando uma trena.)

5) Se fosse possível aumentar o empuxo do foguete de água, o que deveria acontecer com o valor do alcance?

Referências