Se perguntarmos a uma qualquer criança como é uma nave espacial, prontamente esta responder-nos-á que uma nave é parecida mais coisa menos coisa com um comum avião a jacto. Pouco é o erro da ingénua criança. Mas cada caso é um caso, e cada nave deve de ter a forma que mais se adequa a função que esta tem de realizar. O meu grupo pretende construir uma nave capaz de vencer o concurso Fisicum11. Ganha o concurso quem conseguir construir uma nave que, depois de lançada consiga manter-se no ar o máximo de tempo possível e que posteriormente aterre a menos de 5m do ponto local de lançamento.
Objectivo 1: Conseguir manter a nave no ar o máximo de tempo possível.
Como colocar a nave a flutuar? Existem várias formas, contudo nem todas garantem a mesma probabilidade o sucesso. Na minha opinião a solução mais viável seria utilizar um compartimento que contivesse um gás com uma densidade bastante inferior á do ar. Isto faria diminuir o peso total do sistema, pelo que seria bastante mais fácil manter a nave no ar. Contudo o engenho necessitaria ainda do auxílio de fluxos de ar produzidos por um qualquer sistema, uma vez que, o gás não colocaria o sistema total com uma densidade inferior à vizinhança, apenas reduziria o peso da nave. Posto isto, a forma da nave é um aspecto crucial, deve de garantir uma relação entre a massa e o volume o mais baixa possível. Tendo em conta todos os parâmetros como por exemplo a facilidade de montagem ou substituição de peças em caso de acidente, o que me parece ser a melhor solução é um cubo.
Objectivo 2: Conseguir controlar a nave.
Assumir a forma cúbica para a nave trás um inconveniente. A grande área acarreta uma grande resistência ao ar, consequentemente o engenho fica susceptível às movimentações em massa do ar. Partindo do princípio que a nave vai sofrer desvios provocados pelo vento é necessário um sistema de controlo para que consigamos um deslocamento nulo no movimento total da nave. Encontrar um sistema capaz de controlar a nave e uma tarefa um quanto complicada. Sabemos que a nave precisará de um fluxo de ar contínuo, com sentido de cima para baixo, para que se mantenha a flutuar. Utilizar esse fluxo para controlar nave é uma proposta arrojada, contudo penso que se verificaria um sistema eficaz. Para controlar a nave seria necessário que existissem 4 “turbinas” com fluxos de ar independentes uns dos outros. Para a controlar faríamos variar a velocidade com que o ar e expelido. Exemplo, se quiséssemos deslocar a nave para a direita: aumentávamos o fluxo de ar nas duas turbinas da esquerda para que a nave ficasse inclinada para a direita, igualávamos o fluxo de ar nas 4 turbinas e a nave mover-se-ia para a direita. No final seria necessário ajustar a altura uma vez que esta aumentaria.
Objectivo 3: Como montá-la
A nave jogará com as densidades, pelo que a massa do sistema é muito importante. Ela deve ser o mais leve possível, daí que os materiais utilizados devem de ser também eles leves e resistentes. A madeira de balsa é resistente, leve, fácil de encontrar e relativamente acessível. Será a melhor solução para a construção do engenho. Se este tiver 40 cm, o seu volume total será 403 o que é igual a aproximadamente 64dm3. Para a sua massa é igual a soma de: massa total da madeira balsa mais a massa total do sistema de navegação.
Placas de madeira balsa com 1,5 cm de espessura fornecem á nave a resistência necessária. 05x402x6=4,800dm3 sabendo que a densidade média da madeira balsa é de140 kg/m³ vem que a massa da estrutura da nave é de 672g
O sistema de navegação será constituído por 2 sistemas de controlo de um vulgar carrinho telecomandado, desde que o sistema de navegação seja em comprimentos de onda diferentes. A massa deste sistema será a massa de 4 motores, mais a massa das duas placas + a massa das baterias. Isto tudo somado nunca ultrapassa a massa de 1.000Kg?
Fg=2.4/9,8=0,306N
Volume do Reservatorio de hélio= 30x30x35=31,5 dm3 Despresando a massa do hélio e de outros gases do sistema, vem que a densidade total do corpo e de: 1/0,403=15kg/m3
peso=rf·gV= 15
Densidade do ar: 1,2 kg/m³
E = 1.2x0.064x9.8=0,75N
Fg = 1x10=10
P=9,25
Fg= mg