Aerogami: Semente Voadora

Capa: Semente voadora sobre tapete estilo terra arada. Acervo pessoal Rafaela Lopes da Silva.

Temporada: Investigando Aviões de Papel.

Bem vindos ao episódio Aerogami: Semente Voadora 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.

Semente Voadora

Ao longo de toda a temporada fizemos aviões rápidos, planadores, e aviões que se assemelham a insetos como a Borboleta Planadora. Agora iremos para o domínio das plantas, mais especificamente para as sementes destas plantas, que possuem uma aerodinâmica impressionante.

Neste episódio, vamos ver como algumas semente de algumas plantas se reinventaram no seu jeito de dispersar, desenvolvendo uma aerodinâmica peculiar que a ajuda voar e até mesmo planar suavemente, e com a ajuda do vento ir cada vez mais longe da planta mãe.

Vamos iniciar nossa dobradura da Semente Voadora!

MATERIAL NECESSÁRIO

  • 1 folha de papel para origami 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 Iniciar Nossas Dobraduras!

Antes de fazermos precisamos de uma folha quadrada. Você pode seguir o passo a passo abaixo para assim iniciarmos a semente voadora.

Agora, com a folha quadrada podemos começar!

Hora de Lançar

Você percebeu que ele é bem simples de montar, não é mesmo? Alguns passos e pronto!

Mas agora, você imagina como é lança-lo? Não?! Vamos dar início aos desafios começando com o primeiro voo.

Desafio 1: O Primeiro Voo.

Para este Aerogami há dois jeitos de coloca-lo em voo.

Para a primeira tentativa tente:

  • Solta-lo em locais altos, apenas soltar em locais altos para ver como é a queda desta semente voadora.
  • Solte-a em configurações diferentes, como na imagem abaixo.
Soltando apontada para baixo. Acervo pessoal Roberto Pessoa do Nascimento
Soltando deitada. Acervo pessoal Roberto Pessoa do Nascimento

Um outro modo de lançar é:

  • Com as pontas dos dedos, segurar na folha central dobrada, como na imagem abaixo.
  • Jogue inclinando para o alto.
  • Varie os impulsos que você fornece em cada lançamento, dos mais fracos aos mais fortes.
Onde apoiar nos dedos, para lançamento. Acervo pessoal Roberto Pessoa do Nascimento.

Criar e Investigar

Depois de lançado algumas vezes, você pode ter percebido algumas características muito diferente comparada aos outros episódios. Isso torna as coisa mais interessantes e divertidas!

E para deixar as coisa mais empolgante, aqui abaixo há alguns desafio para que você experimente com algumas modificações.

Desafio 2: Tamanhos diferentes.

Quando você fez o corte para a folha quadrada, sobrou uma parte da folha A4 que não foi utilizada, com ela você pode fazer as mesmas dobras do passo a passo acima.

  • Siga os mesmos passos para fazer uma Semente Voadora pequena e ver o que muda de uma para a outra.
Semente Voadora de diferentes tamanhos. Acervo pessoal Roberto Pessoa do Nascimento.

Você percebeu alguma diferença no tempo que permanecem no voo?

Desafio 3: Lançando em Locais Abertos.

Um ótimo ambiente para todos os aerogamis é em locais abertos, e não é diferente para este.

  • Experimente lança-lo o mais alto possível em ambientes espaçosos e de preferencia com vento.

Experimente e veja a diferença!

Desafio 4: Deixando cair de locais altos.

  • Se você possui escadas ou qualquer outro local alto em sua casa, você pode tentar lançar no topo dela.
Voo da Semente Voadora em velocidade normal e em câmera lenta. Acervo pessoal Roberto Pessoa do Nascimento.

Conseguiu perceber como ela chega ao chão?

Aerogamis: Energia x Gravidade

Agora, você chegou na parte que analisaremos os detalhes que fazem este Aerogami tão diferentes dos outros. Aqui, vamos detalhar e descobrir toda a dinâmica de voo tanto do Aerogami: Semente Voadora como das próprias sementes voadoras. Vamos começar!

Dinâmica de voo da Semente Voadora

Você percebeu que a semente voadora não é muito veloz, mas em contrapartida é um dos Aerogamis que mais rodopiam no ar que já fizemos; quando você a deixou cair de um local alto nas diferentes configurações (em “pé” e “deitada”) apenas na segunda forma ela gira com mais facilidade, isso é por causa da resistência do ar, que quando deitada a parte mais leve e consequentemente com uma área grande possui um contato maior com o ar e a parte pequena e mais pesada “perfura” o ar com mais facilidade tendendo ir direto ao chão enquanto o outro lado contrabalanceia fazendo-a girar, muito parecido com as hélices de um helicóptero. Abaixo você pode conferir uma semente de bordo (maple seed), que se iguala ao Aerogami que fizemos, em câmera lenta.

Quando você lançou-a no ar, ela também rodopia mas apenas quando imprimimos a ela um impulso relativamente pequeno pois, como na natureza, elas são soltas pela arvore mãe no ar ou por vezes devido ao vento, e não jogadas com força. Isso faz toda a diferença na aerodinâmica deste aerogami que necessita planar de forma suave para que consiga mostrar como é seu voo.

Nos diferentes tamanhos que podemos faze-lo, o que mais importa é a área leve e fina na parte superior; isso por causa que ela terá o papel de retardar a queda, assim, uma área pequena (uma semente voadora pequena) pode cair rapidamente enquanto uma um pouco maior pode permanecer mais tempo no ar. Mas lembrando que quanto maior a semente voadora maior será o peso por isso é importante ter um equilíbrio entre tamanho e peso para melhor tempo de voo.

Os locais abertos são sempre os melhores ambientes para se jogar aviões de papeis e não é diferente para semente voadora, para ela é ainda mais especial joga-la em locais abertos devido a presença de vento principal agente para que ela consiga percorrer grandes distâncias.

Curiosidade sobre as Sementes Voadoras

Como já dissemos no início, há uma grande variedade de semente que desenvolveram uma anatomia aerodinâmica que a possibilita voar e planar; cada semente tem uma estrutura específica para tal feito que podem ser agrupadas em alguns grupos, você pode descobrir sobre essas variedades de Sementes Voadoras no link Sementes Aladas: arte de voar que faz parte de nossa temporada: Investigando Aviões de Papel.

Nesta seção vamos nos concentrar em uma semente voadora que mais se assemelha com o que acabamos de fazer no papel e analisar sua estrutura aerodinâmica. A nossa semente voadora se assemelha com a semente de bordo ou maple seed.

Acer pseudoplatanus. Padreiro. Crédito Dmitry Kutcherov. Silkeborg, Denmark. In Inaturalist. Licença CC BY-NC 4.0

Como você pode conferir pela imagem acima, ela possui sua semente em uma de suas extremidades e um certo tipo de “asa” que a ajuda em sua sustentação no ar. A árvore de bordo utiliza da ajuda do vento para dispersar suas sementes pois não possuem mecanismos para atrair animais para assim dispersa-las.

Com a presença de vento de intensidade moderada a semente se desprende da sua arvore mãe e com isso ela se auto-rotaciona, por ter em um dos lados da semente o centro de gravidade (o lado mais pesado onde se encontra a semente que irá germinar).

No entanto a auto-rotação não ocorre no exato momento em que a semente se desprende da arvore mãe, primeiro ela ganha velocidade de queda e alguns segundos depois começa a girar ganhando velocidade de dispersão e caindo cada vez mais lentamente ao chão (ou seja, diminuindo a velocidade de queda).

Durante a sua queda e sua auto-rotação há uma diferença de pressão na parte superior e inferior, e devido a morfologia de sua “asa” há a formação de um vórtex (fluxo de vento com padrão em espiral) na região superior da semente ocasionando assim uma maior força de arrasto na base da semente, fazendo-a cair mais levemente.

Abaixo você pode conferir uma explicação de estudos feitos da semente de bordo.

Desempenho da Semente Voadora

Você com certeza percebeu que a Semente Voadora consegue se manter um bom tempo no ar quanto mais ela rodopia. 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 da Semente Voadora 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: 30-55 (na verdade, depende muito da altura que você lança ou a solta, e se no local tiver bastante vento pode contribuir de forma significativa sua permanência no ar ).
  • Velocidade de vôo: 0-10 (ele não é um modelo que obtém velocidade alta, mas a presença de vento pode beneficiar em sua velocidade)
  • Distância percorrida: 0-15 (ele não é um modelo de grandes distâncias mas pode percorrer conforme lançamos em locais altos e com a presença de vento).
  • Arcrobacias: (acrobacias e efeitos de voo): 80 (ela “plana” com efeitos arcrobáticos que são seus rodopios, a presença de vento pode contribuir para que gire mais rápido o máximo)

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

Gostou de fazer a Semente Voadora?

Quer fazer mais aerogamis? Temos vários outros!

Visite nossos modelos anteriores com nos links abaixo:

Compartilhe conosco as suas aventuras: #aviõesdepapelECV

Vamos adorar conhecer os seus Aerogamis.

Envie fotos, vídeos ou dúvidas para o e-mail do Espaço Ciência Viva para que possamos compartilhar aqui as suas investigações com os seus Aviões de Papel.

Ou publique em seu Instagram com os hashtags #aviõesdepapelECV e #aerogamisECV.

E esperamos poder nos reunir novamente em nossa sede em nossas futuras Oficinas Espaço Ciência Viva.

Referências