Aerogami: Avião Nakamura

Avião de papel Nakamura amarelo.

Capa: Composição. Acervo pessoal Aline dos Santos Silva.

Bem vindos ao episódio Avião Nakamura .

Temporada Investigando Aviões de Papel.

Comandante Aline dos Santos Silva. Física. Mediadora Comandante. Orientador Paulo Henrique Colonese. Bolsa Auxílio Espaço Ciência Viva.

Aerogamis: de aero + gami (origami): Origamis Voadores

O mais incrível sobre um avião de papel é que só precisamos de uma folha de papel e criatividade, nada mais. E, na maioria das vezes, nem precisamos de tesouras, cola, fita ou clipes de papel, exceto para adornos e acréscimos de detalhes especiais. 

Algumas dobras, alguns ajustes e pronto, você tem um incrível avião de papel.

Avião de Papel com sombra de foguete sobre parede. Licença Freepik Premium. https://br.freepik.com/black-salmon

 As propriedades do papel, sua forma, seu tamanho, sua massa e especialmente suas proporções, fornecem ao avião todos os atributos de que ele precisa para voar e as dobras vão lhe dar características especiais para os tipos de vôo que realizam.

Avião Nakamura

O modelo mais comum e que a maioria de nós aprende na infância é o Modelo Dardo também chamado de Avião Seta ou Avião Flecha.

Os modelos clássicos de aviões de papel foram renovados nas últimas décadas por um grande número de amantes da aviação e do origami: uma verdadeira aerorevolução. Os designers criadores de aviões de papel importaram técnicas do Origami, criando novos modelos: os AEROGAMIS.

 A adição de uma dobra ao design clássico do Avião Dardo dá a este uma maior estabilidade. Essa dobra recebe o nome de “Fechadura Nakamura“, em homenagem ao artista origamista Eiji Nakamura que o projetou.

Nakamura é autor de um dos livros clássicos de aviões de papel, o

“Flying Origami: Origami from pure fun to true science”

Origamis Voadores: Origami da pura Diversão à verdadeira Ciência,

de 1972.

Vamos investigar aqui uma versão dos modelos conhecidos como “Avião Nakamura“.

MATERIAL NECESSÁRIO

  • 1 folha de papel tamanho A4.

A folha A4 é de uma família de folhas (A) que possui uma proporção especial entre seu comprimento e sua largura. A folha A “4” possui as medidas: largura de 21 cm e comprimento de 29,7 cm. Estas medidas estão na proporção C/L = 1,4142. Este valor é aproximadamente a raiz quadrada de 2 = 1,4142…

Esta proporção é considerada especial pois relaciona a folha retangular ao retângulo quadrado. Esta proporção é a mesma encontrada entre as medidas do lado e da diagonal de todos os quadrados. Isto significa que se tivermos um quadrado com lado de 21 cm, a sua diagonal tem cerca de 29,7 cm.

Então a família de folhas A tem a mesma proporção que a diagonal D e o lado L de um Quadrado (D/L).

Esta proporção é muito usada em aviões de papel.

Vamos dobrar?

Veja abaixo o passo a passo para montar seu avião Nakamura. Mantenha o mouse fora da imagem para ve-la sem a legenda. Assim você consegue observar e acompanhar melhor cada dobra feita!

Hora de Lançar

Depois de fazer todas as dobraduras e o avião parecer simétrico, é hora de ajustá-lo para voar. 

Jogue suavemente para frente. 

Seu objetivo é fazer com que ele deslize suavemente até o solo, voando em linha reta ou em uma curva gradual.

Faça esses ajustes, se necessário:

  • Se o nariz cair e o avião mergulhar no solo, dobre a parte de trás das asas. Uma pequena curva vai longe.
  • Se o nariz subir primeiro e depois baixar, o avião está estagnando. Dobre a parte de trás da asa. Mantenha seus ajustes pequenos.

Criar e Investigar

Mesa com avião de papel e instrumentos para investigação: régua, lápis, borracha, tesoura e a sua imaginação.
Fonte Freepik Gratuita. Foto criada por Freepik – br.freepik.com.

Quando você conseguir que o avião se equilibre bem no ar e flutue suavemente, você poderá começar a investigar o avião.

Apresentamos abaixo, alguns desafios para você investigar alguns elementos importantes do avião que podem afetar a maneira como ele voa.

DESAFIO 1. Experimente diferentes ângulos de asas

Teste angulações diferentes para as asas. Aqui vai alguns exemplos:

  • Mantenha-as retas;
  • Dobre-as para baixo (como um V invertido ou um acento circunflexo);
  • Dobre-as mais para cima (faça um V bem acentuado).

Investigue o que acontece quando lança seu avião com essas diferentes angulações.

Desafio 2. O Tamanho e a Área das Asas

Crie asas com áreas maiores ou menores. Você pode fazer isso ao dobrar as asas mais para cima ou mais para baixo na parte final da montagem de seu Nakamura. Veja alguns exemplos abaixo.

Observou alguma diferença no voo do seu Nakamura?

Desafio 3. Diferentes Modos de Lançamento!

Lance-o de diferentes maneiras: com a ponta para cima, com a ponta para baixo, com o avião de ponta cabeça.

  • Segure-o em diferentes pontos.
  • Use mais força (ou menos) ao lançar!

O importante é se divertir e observar como pequenas mudanças podem fazer grandes diferenças no voo de seu avião!

Desafio 4. O vôo em ambientes internos (fechados) e externos (abertos)

Teste o voo de seu avião dentro de casa e fora dela!

Veja como ele voa quando tem vento e quando não o sentimos. Aproveite o ambiente externo e faça uma competição de voo!

Aerogamis: Energia x Gravidade

Com o aerogami em mãos, podemos usá-lo para estudar a função que o papel desempenha em sua construção. Ou seja, como a sua forma, as suas proporções, textura e massa afetam o seu voo.

Para lançar um aerogami, devemos dar a ele uma energia para que ele se movimente, chamada de energia cinética. Depois que a energia cinética do lançamento inicial se dissipa, os aviões de papel se tornam planadores e passam a ser movidos pela gravidade. 

À medida que o avião cai, suas asas desviam o ar para trás e para baixo, proporcionando impulso e sustentação. 

O papel é uma boa asa porque é impermeável ao ar: em uma única folha de papel, várias camadas de fibras interligadas impedem que o ar passe por ele. Imagine se a folha de papel fosse uma tela cheia de buracos igual a uma grade? Ela não daria uma asa muito boa, não acha?

Dinâmica de voo do avião

Você já ouviu aquela frase: “Toda ação tem uma reação”?
O que ocorre com o avião é exatamente isso! A gravidade puxa o avião para baixo e essa ação gera uma reação, ou seja, aparece uma força que empurra o avião para cima. Essa força é chamada de sustentação.

Mas, de onde vem esta força? O matemático Daniel Bernoulli (1700 – 1782) observou que, quanto maior for a velocidade do ar, menor é a sua pressão. Vamos entender melhor observando a asa de um avião? Ela possui um formato chamado de aerodinâmico, que proporciona mais estabilidade ao avião.

Esse formato aerodinâmico faz com que o ar tenha que percorrer uma distância maior na parte de cima em relação à distância percorrida na parte de baixo. Para que esse ar chegue ao final da asa ao mesmo tempo, o que deve acontecer com o ar que passa por cima?

Dica: imagine que você está disputando uma corrida com alguém e o seu percurso é maior que o de seu oponente. Você deve correr mais rápido ou mais devagar que ele para que cheguem ao ponto de chegada ao mesmo tempo?

A resposta é: mais rápido, ou seja, o ar que passa por cima da asa tem uma velocidade maior que o ar que passa por baixo dela. E, como Bernoulli observou, isso faz com que a pressão na parte de cima seja menor que a pressão na parte de baixo dessa asa. Essa diferença de pressão é que dá a sustentação à asa.

Desempenho do Avião de Papel Nakamura

Você sabia que existem competições mundiais de aviões de papel? Essas competições possuem algumas categorias de avaliação de desempenho dos aviões. Abaixo apresentamos algumas dessas avaliações sobre o avião Nakamura.

Avaliação: a pontuação varia de 0 (péssimo) a 100 (fantástico) nas diferentes categorias.

  • Tempo de permanência no ar: 85
  • Velocidade de vôo: 20
  • Distância percorrida: 80
  • Arcrobacias, acrobacias e efeitos de vôo: 10

Confira mais sobre os campeões das competições aqui.

Referências aerogamis

  • CARLOS ALFREDO ARGUELLO. A CIENCIA DOS AVIOES DE PAPEL. Museu Dinâmico de Ciências de Campinas. Universidade Estadual de Campinas. Núcleo Interdisciplinar para Melhoria da Ciência. Campinas. 1986. 
  • DOHERTY, PAUL. TRY THIS, PAPER AIRPLANES. In Exploratorium Magazine Online. Exploring Origami. Volume 23, Número 2. Disponível em https://www.exploratorium.edu/exploring/paper/airplanes.html. Acesso em 20 jan. 2021.
  • EIJI NAKAMURA. FLYING ORIGAMI. Origami from pure Fun to true Science. Japan Publications, Inc. San Francisco. California. 1972. 
  • EMERY J. KELLYPAPER AIRPLANES. Models to Build and Fly. Ilustração Darren Erickson. Fotografia Richard Trombley. Lerner Publications Company. Minneapolis. 1997. ISBN: 978-0-8225-2401-4. 

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