Capa: Avião giroscópico.
Bem vindos ao episódio Avião Giroscópico.
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.
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 realiza.
Avião Giroscópico: Gyro Flyer
O Gyro Flyer, também chamado de tubo voador, é um aerogami em forma de cilindro que, quando lançado da maneira correta, pode atingir distâncias enormes como as de um campo de futebol!
A sua versão de papel é inspirada em um brinquedo inventado por Mark Forti e fabricado pela William Mark Corporation, chamado de X-Zylo. Seu voo é impressionante e parece mágica!! A própria empresa diz que cientistas da NASA, engenheiros aerodinâmicos renomados e instituições acadêmicas se reuniram com os fabricantes do brinquedo para estudar a dinâmica do voo, porém não chegaram a um consenso sobre como essa dinâmica funciona.
Existem diversas maneiras de você fazer uma versão do brinquedo com materiais fáceis de encontrar como, por exemplo, garrafas pet. A que aprenderemos por aqui é a versão feita com uma folha de papel A4 e um pedaço de fita adesiva.
MATERIAIS NECESSÁRIOS
- 1 folha de papel para origami tamanho A4
- 1 fita adesiva (exemplo: fita crepe)
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 (L) de 21 cm e comprimento (C) 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.
Dobrando seu avião
Vamos às dobras?
Hora de lançar!
Com o seu avião na mão, chegou a hora de ver como ele voará.
Para lançá-lo, segure-o com a parte mais pesada (a que contém as dobras) virada para frente e a parte mais leve para trás.
Lance-o para a frente, fazendo um movimento de rotação no pulso para que ele vá para a frente girando.
Observação: Foi usada uma variação do avião, que será apresentada abaixo, para as fotos demonstrativas, apenas para facilitar a visualização.
É importante que você gire seu avião na hora de lançá-lo para que ele alcance uma distância maior!
De preferência, lance-o em locais abertos e ao ar livre.
Criar e investigar
Como podemos modificar o Avião Giroscópico? Veja alguns desafios com sugestões de investigação abaixo.
Desafio 1. Mudando a Quantidade de Dobras
Será que a quantidade de dobras faz diferença no voo do avião giroscópico? Faça mais ou menos dobras no seu avião giroscópico e veja como ele voa!
Na foto abaixo, mostramos a comparação entre três aviões giroscópicos: o primeiro foi feito sem a última dobra (a D 04), o segundo é o modelo ensinado acima e o terceiro foi feito com uma dobra a mais (dobrando a D 04 ao meio)
Desafio 2. Cortes na parte traseira
Outra mudança que você pode fazer é acrescentar cortes na parte de trás de seu avião. Para isso você precisará de mais alguns materiais como régua, tesoura (sem ponta) e lápis.
Na parte que não contém as dobras, divida o papel em sete partes iguais de 4 cm cada. Sobrará um pedaço menor em uma das pontas que será usado para fazer o encaixe final.
Acervo pessoal de Aline dos Santos.
Em seguida, desenhe semi círculos em cada parte dividida, como mostrado na foto abaixo. Aqui você pode usar algum objeto circular que auxilie no desenho.
Acervo pessoal de Aline dos Santos.
Com os semi círculos desenhados, recorte nas marcações feitas.
Acervo pessoal de Aline dos Santos.
Pronto! Agora é só lançar!!
Será que ele voa mais rápido que o anterior? Ele alcança distâncias maiores, menores ou iguais?
Acervo pessoal de Aline dos Santos.
Desafio 3. Diferentes tipos de lançamento
Teste diferentes maneiras de lançar seu avião:
- Lance-o com a parte mais pesada para trás;
- Lance-o sem girar o pulso;
- Lance-o com a mão contrária;
- Lance-o sem fazer muita força.
Dinâmica de voo do avião giroscópico
O que torna possível o voo do avião giroscópico?
O seu voo é possível devido a duas características: a aerodinâmica e a giroscópica. Vamos entender um pouco sobre cada uma delas.
Em um avião tradicional, suas asas possuem 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. No avião giroscópico, as partes superior e inferior proporcionam esses mesmos efeitos aerodinâmicos.
O fenômeno giroscópico nos mostra que objetos chamados de giroscópios (como uma roda de bicicleta), quando estão girando rapidamente, resistem à força da gravidade e conseguem se manter em movimento. Quando vão perdendo a força do giro, a gravidade faz com que eles caiam em direção ao chão. Por isso é importante que você gire seu pulso na hora de soltar seu avião giroscópico.
Continue investigando
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Referências
- MARK, WILLIAM. An Introduction to Aerodynamic and Gyroscopic Principles. In The Virginia Instructors of Physics. Disonível em http://www.viphysics.org/VAST2012/xxylo/xzylo.html. Acesso em 18 mar 2021.
- 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.
- X-zylo, William Mark Corporation. Disponível em https://www.wmctoys.com/products/x-zylo. Acesso em 16 mar 2021.
- Formas de lançamento X-zylo. Disponível em https://www.wmctoys.com/products/x-zylo/throwing-the-x-zylo. Acesso em 16 mar 2021.