Aerogami: Avião Dagger, o Punhal

Capa: O Avião Dagger Acerto pessoal Rafaela Lopes da Silva.

Temporada: Investigando Aviões de Papel.

Bem vindos ao episódio Avião Dagger  da temporada Investigando Aviões de Papel.

Roberto Pessoa do Nascimento. Físico. Mediador Comandante. Orientadores: Tânia Goldbach, Paulo Henrique Colonese. Bolsa. IFRJ-CNPq.

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 voo que realizam.

Avião Dagger

Tenho certeza que você ficará surpreso com esse avião de papel!

Mas antes de começarmos… você conhece o avião mais rápido já construído?

Voar sempre foi um grande desafio e um desafio maior é voar cada vez mais rápido.

Para você ter uma ideia, o avião mundialmente conhecido feito por Alberto Santos Dumont, o 14-bis, o primeiro avião que conseguia voar com seus próprios meios, conseguia alcançar uma velocidade de 40 quilômetros por hora.

Santos Dumont e o 14-bis. Imagem de Jules Beau, via Wikimedia CommonsLicença Domínio Público, CC0.

Hoje temos aviões cada vez mais rápidos, que ultrapassa e muito a velocidade do 14-bis e também da velocidade do som (343 metros por segundos).

O campeão, o avião mais rápido já produzido (e já aposentado), é o chamado North American X-15, diferentemente do 14-bis que é movido a motor, o X-15 possui um motor de foguete, muito mais potente, que o possibilita alcançar velocidades extremamente altas. A velocidade máxima alcançada por ele em um teste foi de 7.274 quilômetros por hora. Uma grande diferença desse avião com os demais é que o X-15 precisava que um avião maior colocasse-o no ar para, então, o motor de foguete fosse ativado e o X-15 conseguia assim voar.

Ficheiro:North American X-15.jpg
Avião North American X-15. Crédito Nasa. In Wikipédia. Licença CC0.

Agora convido você a fazer um dos aviões mais rápidos nessa temporada. Vamos começar!

MATERIAL NECESSÁRIO

  • 1 folha de papel para origami 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 Iniciar Nossas Dobraduras!

Hora de Lançar

Agora chegou a tão esperada hora da primeira decolagem!

Mas antes de lança-lo, é de extrema importância que você examine o seu Avião Dagger em duas regiões principais: a ponta e as asas.

  • Veja se a ponta do aerogami está realmente fina e reta, sem “ziguezagues”. A ponta bem feita e reta é uma das partes mais importantes deste avião.
  • Observe o tamanho das asas, apesar de serem pequenas é importante que os tamanhos estejam iguais, pois qualquer irregularidade pode ocasionar num voo desastroso.

Esquerda: tamanho das asas do avião dagger. Direita: ponta do avião dagger.Acervo pessoal Roberto Pessoa do Nascimento.

Se tudo está do jeito certo, vamos partir para o primeiro voo!

Desafio 1: O Primeiro Voo.

Agora estamos prontos!

Com o avião em mãos você pode perceber:

  • Que a parte frontal do avião é mais dura e consequentemente mais pesada, e é nesta parte, em baixo, que será o apoio para segurar com os dedos para lança-lo!
  • É importante também inclina-lo em vez de lança-lo reto, assim ele permanecerá mais tempo no ar.
  • Lance-o com mais força e com menos força e veja a diferença.

Lance-o várias e várias vezes e observe como é o voo deste avião.

Criar e Investigar

Depois de lançado algumas vezes, você pode ter percebido algumas características tanto do avião como o modo de lança-lo. Isso torna as coisa mais interessantes e divertidas!

E para deixar as coisa mais empolgante, aqui abaixo há alguns desafio para que você experimente jeitos diferentes de joga-los e até mesmo algumas modificações que podem turbinar seu avião.

Desafio 2: Fazendo algumas dobras leves nas Asas.

  • Você deve ter percebido que as asas deste avião não possuem uma área muito grande, mas isso não nos impede de fazermos algumas dobras; tanto para cima ou para baixo. Observe as fotos abaixo e tente reproduzi-las. Experimente!

Asas em diferentes posições. Acervo pessoal Roberto Pessoa do Nascimento

É melhor lançar o avião com as asas para cima, para baixo ou totalmente retas?

Desafio 3: Lançamento de ponta cabeça.

  • Apesar de ser um lançamento diferente, você pode experimentar e testar para ver se o voo modifica muito ou pouco comparado ao lançamento normal, e mesmo lançando de cabeça para baixo você pode também utilizar o Desafio 2, das dobras das asas, em conjunto com este. Teste essas modificações e este voo inusitado!

Desafio 4: Comparando aviões.

  • Comparar aviões diferentes é uma boa experiência para ver em quais aspectos um é melhor que o outro. Faça o Avião Dardo que também possui uma ponta fina e compare com o Avião Dagger.
Avião Dardo na direita e Avião Dagger na esquerda. Acervo pessoal Roberto Pessoa do Nascimento.

Qual é o mais rápido?

Desafio 5: Curvando de leve a ponta do avião.

  • Apesar da ponta deste avião ser uma das partes mais importantes, nós podemos fazer uma “leve” modificação nela e ver se o voo do Dagger permanece do mesmo jeito ou não no seu voo.
Avião completo com a ponta bem alinhada. Acervo pessoal Roberto Pessoa do Nascimento.

Iai, lançou? O que você percebeu de diferente?

Aerogamis: Energia x Gravidade

Com todos os desafios percorridos acima, vocês podem ter percebido que algumas modificações, como os das asas, podem melhorar ou não o voo, essa visão e experimentação do que beneficia o avião é importante para que possamos chegar em algumas conclusões interessantes. Nesta parte vamos nos concentrar nessas conclusões que os desafios proporcionam e detalha-las.

Dinâmica de voo do Avião Dagger

Este avião, apesar de ter uma certa dificuldade em monta-lo, sua dinâmica de voo é relativamente simples.

Você com certeza jogou-o inúmeras vezes e percebeu o quão rápido ele pode ser; isso é devido a sua ponta fina. Por possuir esta ponta fina e comprida ela faz com que a resistência do ar seja minimizada facilitando o avião para ter um voo rápido e certeiro. Por esse motivo ter uma ponta fina e completamente reta é extremamente importante.

Quando curvou a ponta do avião levemente, com certeza, você percebeu que o voo do Dagger mudou bastante. Ele em vez de voar rápido e direto, ele acaba não voando muito longe e por vezes acaba rodopiando no ar. Assim você acaba de ver o qual importante é montar um avião de papel cuja sua ponta esteja bem feita pois assim não acaba comprometendo o avião e seu voo.

As modificações nas asas, as dobras, podem ajudar na permanência do avião no ar como você deve ter percebido quando inclinou elas para baixo. Quando inclinadas para baixo, formam como se fosse uma “caixinha” em cada asa do avião e isso faz com que a pressão do ar ali seja momentaneamente maior, ajudando o avião a permanecer mais tempo no ar.

Asas para baixo. Acervo pessoal Roberto Pessoa do Nascimento.

Você conseguiu ver a diferença dos dois aviões, o Dardo e o Dagger? O Dagger voa extremamente rápido, isso é devido porque que quase metade dele possui uma espessura mais fina, da ponta até o início das asas, possibilitando uma menor resistência do ar, diferente do dardo.

SAIBA MAIS:

Os aviões mais velozes, como o discutido no inicio, conseguem facilmente ultrapassar a velocidade do som que é cerca de 343 metros por segundo. Aviões que chegam neste patamar de velocidade podem ser classificada com o nome “Mach” que representar a velocidade do objeto em relação à velocidade do som.

O avião American X-15 em sua máxima velocidade que é 7.274 quilômetros por hora ou 2.020,5 metros por segundo corresponde a aproximadamente Mach 5,90 o que corresponde a quase 6 vezes a velocidade do som!

Ao passar a velocidade do som, ou seja, quebrado a barreira do som um efeito pode ser visto no vídeo abaixo.

 

Caça F/A-18 Hornet rompendo a barreira do som nos céus sobre o Oceano Pacífico. Crédito Ensign John Gay, U.S. Navy. In Wikipédia. Licença CC0.

Abaixo um vídeo sobre alguns aviões quebrando a barreira do som.

Quebrando a barreira do som. Canal Roberto Capulleto.

Desempenho do Avião Dagger

Você com certeza percebeu que o Avião Dagger consegue se manter um bom tempo no ar quando suas asas estão inclinadas para cima. Essa análise das características de voo é de muita importância para competições de aviões de papeis. Conheça um pouco sobre as competições.

Abaixo você pode conferir uma pontuação do Avião Dagger em algumas categorias que são relevantes nas competições de avião de papel.

Conheça um pouco mais sobre as categorias.

Avaliação, as categorias são pontuadas de 0 a 100.

  • Tempo de permanência no ar: 85
  • Velocidade de vôo: 95
  • Distância percorrida: 90
  • Arcrobacias: (acrobacias e efeitos de voo): 10

Essas avaliações estão sendo baseadas em experiências feitas em casa em locais relativamente pequenos, devido a pandemia, mas pretendemos faze-lo em locais abertos e com mais liberdade para melhor estuda-los.

Continue investigando

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Quer fazer mais aerogamis? Temos vários outros!

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Referências

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. 

Conheça os 10 aviões mais rápidos do mundo. Canaltech.  27 de Março de 2021. Disponível em <https://canaltech.com.br/curiosidades/avioes-mais-rapidos-mundo-181215/>. Acesso em 20 de agosto de 2021.

North American X-15. Wikipédia. Disponível em <https://pt.wikipedia.org/wiki/North_American_X-15>. Acesso em 20 de agosto de 2021.

Santos Dumont. Wikipedia. Disponível em https://pt.wikipedia.org/wiki/Santos_Dumont . Acesso em 20 de agosto de 2021.

Santos Dumont ou Irmãos Wright: 14-Bis reacende polêmica. Empresa Brasil de Comunicação. 08 de agosto de 2016. Disponível em <https://memoria.ebc.com.br/esportes/rio-2016/2016/08/santos-dumont-ou-irmaos-wright-14-bis-reacende-polemica>. Acesso em 20 de agosto de 2021.

What happens when an aircraft breaks the sound barrier?. Scientific American. 11 de março de 2002. Disponível em <https://www.scientificamerican.com/article/what-happens-when-an-airc/>. Acesso em 21 de agosto de 2021.

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