Aerogami: A Borboleta Pirueta

Capa: Borboletas Piruetas nas flores. Acervo pessoal Aline dos Santos Silva.

Bem vindos ao episódio Borboleta Pirueta.

Temporada Investigando Aviões de Papel.

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.

 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.

Borboleta Pirueta

Você já observou o voo de uma borboleta e como ele é interessante?

As borboletas voam com uma leveza e de forma tão majestosa que deixam encantados qualquer observador!

Agora, imagina uma borboleta descendo livremente até o chão, fazendo acrobacias durante seu percurso!

Uma borboleta fazendo acrobacias como um atleta em saltos de piscina.

Não conhecemos uma borboleta real que faça isso, mas podemos criá-la com nossa imaginação e investigar que acrobacias ela consegue fazer durante sua queda suave.

Convidamos você a criar e investigar uma Borboleta Pirueta, como lançá-la, resolver alguns desafios e uma breve explicação inicial de como ela consegue fazer suas incríveis acrobacias!

Vamos investigar?

MATERIAL NECESSÁRIO

• 1 folha de papel tamanho A4.
• 1 tesoura.

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?

Para fazer a borboleta, você precisará de uma folha de papel Quadrada. E como transformamos uma folha A4 em uma folha Quadrada?

Existem muitas maneiras de fazer isso, mas vejamos um método muito popular entre os Origamigos.

• Pegue a ponta superior direita do papel e a leve até a lateral oposta, um pouco abaixo da metade do papel.
• A ideia é que o lado superior da folha A4 (seu lado menor) fique exatamente sobreposta à lateral esquerda do papel.
• Dobre e marque bem a dobra.
• Você perceberá que teremos um triângulo retângulo e que “sobrará” um retângulo na parte de baixo do papel. Com uma tesoura (e a ajuda de um responsável), corte esse retângulo.
• Pronto! Agora é só abrir a dobra feita e você tem uma folha de papel quadrado!

Veja abaixo a demonstração de como fazer.

Agora que você já tem o papel quadrado, podemos começar a fazer a Borboleta Pirueta.

Observe o passo-a-passo abaixo.

Mantenha o mouse fora da imagem para ver a imagem sem a legenda. Assim você consegue observar e acompanhar melhor cada dobra feita!

Hora de Lançar

Depois de fazer todas as dobraduras e a sua borboleta parecer simétrica, é hora de colocá-la para voar!

O seu lançamento é diferente de um lançamento de avião de papel. Para que a sua borboleta faça as piruetas aéreas, aponte o bico dela para cima e lance-a para cima, como mostrado nas imagens abaixo.

Observe o que acontece com ela ao ser lançada.

Criar e Investigar

Apresentamos abaixo desafios para você investigar algumas alterações feitas na Borboleta Pirueta que podem afetar a maneira como ela voa.

DESAFIO 1. Experimente diferentes tamanhos de bicos

Ao fazer a dobra 03, experimente levar o papel um pouco mais para cima e, também, um pouco mais para baixo.

Desse modo, você modifica o tamanho do bico e das asas de sua Borboleta Pirueta. E isso afeta as piruetas e queda da Borboleta.

Investigue o que acontece quando você lança sua borboleta com essas mudanças. Qual delas dá mais piruetas no ar?

Desafio 2. Diferentes Modos de Lançamento!

Quando lançamos um avião de papel, é comum que façamos isso jogando-o para a frente. Vimos ali em cima que com a borboleta, temos que lançá-la jogando-a para cima. Será que se lançarmos ela da mesma forma que lançamos um avião ela dará suas piruetas? Vamos tentar?

Lance-a de diferentes maneiras: com a ponta para baixo e de ponta cabeça.

• Segure-a em diferentes pontos do corpo da Borboleta.

• Use mais força (ou menos) ao lançar!

• Modifique o ângulo de suas asas: Coloque-as mais para cima, paralelas ao corpo e bem juntas dele.

• Segure-a com o bico para cima e solte-a, deixando ela cair.

A característica básica dos saltos ornamentais em piscina que buscam criar piruetas é o ato de se lançar ao ar em “grau”, isto é, se lançar para o alto e para frente. Por mais variado que seja o salto, existem os movimentos e posições básicas que um saltador deve executar para conseguir criar diferentes efeitos acrobáticos durante a queda.

O importante é se divertir e observar como pequenas mudanças podem fazer grandes diferenças no voo da sua borboleta!

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

Teste o voo de sua borboleta dentro de casa e fora dela!

Teste, também de lugares mais altos e lugares mais baixos.

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

Dinâmica de voo e acrobacias das piruetas aéreas

As Borboletas Piruetas são verdadeiras atletas de Saltos Ornamentais.

Os atletas de Salto Ornamental e outros esportes que praticam piruetas aéreas precisam posicionar seu corpo para criar o efeito Pirueta.

Com a sua borboleta pirueta em mãos, observe as dobras que foram feitas nela.

Você irá perceber que tem partes que possuem mais dobras que outras e que a borboleta é mais leve em seu bico e mais pesada na parte de trás. Isso cria uma grande assimetria (diferença) entre a parte da frente e a parte de trás da dobradura. Essas dobras não são feitas aleatoriamente e foram criadas para ampliar o efeito de pirueta ou salto mortal durante o voo queda da dobradura.

Essa diferença de pesos que falamos acima é chamada de distribuição de massa.

Massa, Equilíbrio e Piruetas

Vamos fazer um teste para entender melhor sobre essa distribuição? Pegue uma régua e observe que ela possui o mesmo peso em todo o seu comprimento, isso quer dizer que a distribuição de massa dela é homogênea, ou seja, igual para todos os pontos dessa régua.

Agora tente equilibrar essa régua com apenas um dedo. Em qual posição ela fica mais equilibrada?

É provável que a sua resposta seja: “no meio dela”.

Por possuir uma distribuição de massa homogênea, o seu ponto de equilíbrio estará exatamente em seu meio e esse ponto é chamado de centro de massa.

No caso da borboleta pirueta, teremos uma distribuição de massa diferente pois, como observamos acima, ela possui a parte da frente mais leve que a parte de trás. Isso faz com que o centro de massa dela não fique centralizado e sim mais próximo da parte mais pesada.

Desafio Centro de Equilíbrio e Distribuição de Massa

Você pode fazer um segundo teste para entender como funciona o centro de massa em objetos com distribuição de massa irregular. Pegue uma caneta com tampa e tente equilibrá-la com o dedo posicionado no centro da caneta. Você notará que ela não fica equilibrada. Agora vá posicionando o dedo mais próximo da parte com tampa. Ao fazer isso, você começa a equilibrá-la melhor.

Quando lançamos a borboleta para cima, estamos fornecendo uma energia para que ela se movimente, chamada de energia cinética. Depois que a energia cinética do lançamento inicial acaba, a borboleta começa a cair por causa da gravidade. À medida que ela cai, suas asas desviam o ar para trás e para baixo, proporcionando impulso e sustentação. Mas, por causa do seu centro de massa, ela não consegue planar por muito tempo e acaba girando.

Essa repetição que ocorre entre planar e girar dá o efeito de giros que observamos quando a borboleta cai. É isso que faz com que ela dê cambalhotas!

Assista o vídeo abaixo e observe, em câmera lenta, esse movimento interessante!

O tamanho do bico também modifica as piruetas dadas pela borboleta. Você deve ter notado que a borboleta com o bico maior não dá muitas cambalhotas e isso ocorre porque a distribuição de massa é diferente da borboleta com o bico menor.

Sobre as diferentes formas de lançar sua borboleta, você notou alguma diferença ao lançar sua borboleta com o bico virado pra cima e com o bico virado para baixo? Quando lançamos ela com a parte reta para cima, encontramos mais resistência ao lançamento. Essa resistência é chamada de resistência do ar, ou seja, é como se o ar quisesse impedir que a borboleta subisse. Ela varia (aumenta ou diminui) de acordo com a área de papel que entra em contato com ela. Perceba que a ponta possui menos papel que a traseira.

Ao lançá-la como um avião de papel tradicional, o que você observou? Ela não consegue ir muito longe, não é mesmo? Sua estrutura não é de um avião planador, que consegue atingir distâncias bem grandes. Então, ao ser lançada dessa forma, ela passa a fazer suas acrobacias novamente.

E o que você observou ao modificar o ângulo de suas asas? Quando elas estão mais abertas ou bem inclinadas para cima, ela dá menos piruetas. Quando as asas estão mais próximas do corpo da borboleta, a quantidade de piruetas aumenta. Isso acontece porque, ao aproximarmos as asas do corpo da borboleta, estamos concentrando sua massa em um ponto e isso faz com que a sua velocidade aumente e ela gire mais rápido.

Desempenho da borboleta pirueta

Como nos campeonatos de Saltos Ornamentais, as competições mundiais de aviões de papel, também possuem várias categorias para avaliar e pontuar diferentes efeitos acrobáticos dos aviões, gerando uma pontuação para o desempenho de cada avião.

Aplicamos os critérios das competições para avaliar a Borboleta Pirueta.

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

• Tempo de permanência no ar: 10
• Velocidade de vôo: 10
• Distância percorrida: 10
• Acrobacias e efeitos de vôo: 90 (ela pode realizar muitas piruetas dependendo de que altura você a soltar).

Confira mais sobre os campeões das competições aqui.

Continue investigando

Gostou de fazer a borboleta pirueta? Quer fazer mais aerogamis? Visite nossos outros modelos através dos links abaixo:

• Aerogami: Avião Giroscópico
• Aerogami: Avião Dardo
• Aerogami: Avião Espião
• Aerogami: Borboleta Planadora
• Aerogami: Flecha Chinesa
• Aerogami: Avião Estabilidade
• Aerogami: Planador do Mar
• Aerogami: Planador Grandes Asas
• Aerogami: Avião Morcego
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• Aerogami: Avião Dagger, o Punhal
• Aerogami: Avião F-15
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• Aerogami: Semente Voadora
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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. 
• Nicolau Gilberto Ferrara. A Física nos esportes (1). Blog Os Fundamentos da Física. Disponível em: https://osfundamentosdafisica.blogspot.com/2016/07/a-fisica-nos-esportes.html . Acesso em 17 de abril de 2021.