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O centro de gravidade de um foguete é muito fácil de ser encontrado. Basta simplesmente que você equilibre-o (todo carregado exceto pela água) em cima de uma régua ou algo parecido colocada na perpendicular da fuselagem. O ponto no qual o foguete ficar na horizontal indica o centro de gravidade (na verdade ele estará no interior do foguete mas não faz mal que a gente use a circunferência externa como referência). |
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O centro de pressão é mais difícil de se achar. O CP funciona do mesmo jeito que o CG, exceto que as forças envolvidas são aerodinâmicas, em vez de gravitacionais. Elas decorrem da pressão que o ar faz ao passar pelas várias partes do foguete durante o vôo e o CP é o ponto onde a pressão parece estar mais concentrada. O cálculo dessas forças é uma tarefa complicadíssima. Na minha lista de endereços há uma seção dedicada a sites que apresentam as fórmulas e os modelos matemáticos necessários para quem quiser se aprofundar mais no assunto.
Felizmente temos uma forma alternativa que, embora não tenha precisão suficiente para lançar grandes foguetes, funciona muito bem com nossos veículos menores. Desenhe a silhueta exata do seu foguete num papelão. Não é preciso ser em tamanho real, basta que esteja em escala. Recorte-a e equilibre-a do mesmo jeito que você fez para achar o CG. Marque o local de equilíbrio e transfira-o para o foguete.
Para que ele tenha uma estabilidade razoável, o CP deve estar atrás do CG a uma distância de, no mínimo, igual ao diâmetro da maior seção do foguete (1 calibre).
As grandes empresas aeroespaciais possuem túneis de vento (equipamentos que simulam a passagem do veículo pelo ar) que são ao mesmo tempo caríssimos e muito precisos. Para nossos foguetes não precisamos de tamanha precisão, nem dispomos de grandes quantias. Assim, temos que fabricar nosso próprio equipamento. Felizmente, com um pouco de engenhosidade, podemos ter a mesma funcionalidade no aparato que está descrito a seguir.
Prepare seu foguete para lançamento, mas não ponha a água. Amarre um pedaço de cerca de 2,5m de barbante na fuselagem, na altura do centro de gravidade e fixe a volta do barbante com uma fita adesiva, para não deslizar.
Prenda um barbante com fita adesiva no ponto do centro de
gravidade.
Segure o foguete pelo barbante a 1m de distância, aponte o nariz do foguete para a direção para onde você vai girar e comece um movimento giratório por cima de sua cabeça.
Gire o foguete em torno de você
À medida em que o foguete for aumentando a velocidade, vá liberando mais barbante até que ele fique a uma distância de cerca de 2m de você. Se o nariz do foguete continuar apontando para a direção do giro, sem virar ao contrário nem ficar de lado, você pode ter certeza que seu foguete está estável e seguro para vôo.
Não se preocupe se no início ele estiver instável. A velocidade inicial do giro ainda é muito menor do que a velocidade real de lançamento e as forças aerodinâmicas ainda não estão atuando fortemente. Quanto mais rápido você conseguir girar, mais próximo da situação real será o teste.
Na verdade, o nosso túnel de vento pode até ser sensível demais, em decorrência da baixa velocidade alcançada. Um foguete que consiga passar marginalmente no teste de estabilidade muito provavelmente fará sempre vôos estáveis.
Caso o foguete apresente um comportamento super estável durante o teste, você poderá ter exagerado e deixado seu foguete estável demais. A principal conseqüência disso é que ele terá uma forte tendência de virar em direção ao vento, ou "orçar", na linguagem náutica.
Um foguete estável demais sempre vira em direção ao vento
Uma forma de corrigir instabilidade é fazer com que o CP seja levado mais para trás. Consegue-se isso deslocando-se as aletas mais para trás ou fazendo-as mais alongadas nessa mesma direção.
Altere a posição e a forma das aletas para levar o CP para
trás
Também pode-se fazer com que o CG seja levado mais para frente. Basta adicionar pesos ao nariz. Esse peso pode ser em forma de chumbadas de pescaria ou simplesmente de água adicionada a um eventual compartimento superior do foguete.
Adicionar peso ao nariz leva o CG para a frente
Nossos foguetes, portanto, terão melhor desempenho sempre que se
deslocarem da maneira mais alinhada com o fluxo de ar quanto possível. Chamamos de
ângulo de ataque àquele formado pela posição da fuselagem do foguete em relação ao
fluxo de ar produzido pelo seu deslocamento. Quanto menor for esse ângulo, mais alinhado
o foguete estará.
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