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Foguetes de garrafa PET aproximam crianças e adolescentes da ciência em AL

Além de lúdica e de baixo custo, atividade comprova conceitos de física aplicada, química e matemática

Na foto é possível observar o momento em que ocorre a saída de líquido e a posterior saída do ar pressurizado do foguete (Foto: Ascom/Colégio Santa Madalena Sofia)

Por Micaelle Morais

Toda ação tem uma reação. Esse princípio físico tão famoso é o que nos permite explicar por que conseguimos realizar tarefas simples, como abrir uma porta, até as mais complexas, como lançar um foguete – sejam aqueles que vão até o espaço ou os artesanais que alcançam algumas centenas de metros.

Assimilar conceitos científicos como a terceira Lei de Newton pode ser um desafio para muitos estudantes, principalmente quando todo o conhecimento fica limitado à sala de aula. Essa barreira intimida os alunos e acaba afastando muitos talentos da formação científica.

Em Alagoas, professores têm buscado mudar essa realidade ao unir teoria à prática para divulgar a ciência entre crianças e adolescentes por meio da construção e lançamento de foguetes de garrafa PET. Além de divertida e de baixo custo, a atividade possibilita que os alunos comprovem conceitos de física aplicada, química e matemática.

Foi em 2013, após participar de uma oficina sobre o tema, que o professor de física, Henrique Marques, decidiu levar a ideia para seus alunos do Instituto Federal de Alagoas (Ifal), em Penedo, onde trabalhava à época, e do colégio Santa Madalena Sofia, em Maceió. De lá para cá, o número de estudantes coordenados por ele cresceu, contabilizando atualmente 40 equipes somente na instituição particular e 30 grupos no campus do Ifal em Coruripe, onde o professor passou a atuar.

No colégio Santa Madalena Sofia a construção dos foguetes é incentivada do ensino fundamental até o ensino médio, seguindo os níveis definidos pela Olimpíada Brasileira de Astronomia e Aeronáutica (OBA). Nas fases iniciais, onde o público-alvo são crianças de 7 a 11 anos, a prática serve como estímulo lúdico para despertar o interesse pela ciência.

Francisco, Ciro, Leonardo e João Guilherme com o foguete de nível 2, que utiliza canudo de papelão (Foto: Arquivo Pessoal)

Os mais novos, do nível 1, começam a produzir foguetes com uma garrafa PET e dois canudos de refrigerante (um grosso e outro fino), que deve ter uma das saídas de ar bloqueada. A mecânica utilizada para o lançamento ocorre quando os alunos pressionam a garrafa e o ar presente no objeto impulsiona o canudo. Em uma olimpíada interna, as equipes se reúnem para lançar os foguetes de forma simbólica e registram suas marcas.

Leonardo Stuart, 9, realizou seu primeiro lançamento no ano passado com o foguete de canudo. Em 2017, passou para o nível seguinte, quando teve de construir um foguete com garrafa PET e canudo de papelão, que também voa por simples impulso, junto com três amigos.

“Está sendo muito legal participar. É um trabalho diferente construir um foguete. Este ano não lancei tão bem quanto ano passado, mas continuo ansioso para participar dos próximos anos”, conta.

A partir do 6º ano os estudantes passam a utilizar água e ar pressurizado com bomba de encher pneu de bicicleta para lançar as garrafas PET, como define o nível 3. O resultado é possível pois os foguetes artesanais funcionam de forma similar aos que vão ao espaço, utilizando combustível sólido ou líquido e ejetando o resultado em altíssima velocidade na direção oposta àquela em que se quer que o foguete vá (veja no infográfico abaixo como funciona um foguete de nível 3).

Mas, é só a partir do 9º ano, quando o combustível utilizado muda, que os alunos começam a compreender os fenômenos científicos envolvidos na “brincadeira”. “Nesta fase a gente aumenta um pouco a dificuldade e o aluno pode ligar mais do que ele vê na sala de aula com o que ele vê no foguete. Para o adolescente no ensino médio, o estímulo também é lúdico, mas como ele tem mais ferramentas na sala de aula para levar para o foguete, então serve de estímulo e como uma possibilidade diferenciada de aprendizado”, explica o professor Henrique Marques.

No nível 4, o propelente dos foguetes é produzido a partir de uma reação química ácido-base, entre vinagre de cozinha e bicarbonato de sódio. É a chamada neutralização, que resulta em gás carbônico, água e sal. Ao ser induzida dentro da garrafa PET, a reação faz com que o líquido e o gás resultantes “briguem” pelo mesmo espaço, criando a pressão ideal para que o foguete seja impulsionado.

No campo físico, a terceira Lei de Newton é o princípio que rege o movimento do foguete. A ejeção do combustível (a ação) faz com que o foguete se mova para frente (a reação). Neste momento, os estudantes também podem ver na prática o conceito de vetores, já que o foguete realiza um movimento oblíquo, se deslocando para frente até atingir uma altura máxima, depois voltando a descer, em uma trajetória parabólica.  Também é importante observar o ângulo de lançamento do foguete para que o objeto atinja o melhor alcance possível, equilibrando-se entre os planos vertical e horizontal.

Professor Henrique Marques auxilia aluno na conexão do foguete à base de lançamento (Foto: Ascom/Colégio Santa Madalena Sofia)

Outra definição utilizada é a de centro de gravidade e de pressão que, se calculadas corretamente, harmonizam as forças aerodinâmicas para que o foguete realize um percurso em linha reta. Um dos elementos necessários para estabilizar o foguete são as asas ou aletas. “Sem um equilíbrio entre os centros de gravidade e pressão o foguete desgoverna, então é preciso calcular bem”, assegura Marques.

Além dos conhecimentos científicos aplicados para que o foguete tenha um bom desempenho, os alunos devem se atentar às normas de segurança. Para isso, cada etapa do processo, da construção ao lançamento, é pensada para oferecer o mínimo de risco aos participantes. O foguete utilizado não pode conter nenhuma parte metálica; o combustível (seja a água pressurizada ou a reação entre vinagre e bicarbonato de sódio) são inertes e seguros; a pressão provocada dentro da garrafa deve ser observada constantemente por meio de um medidor de pressão; a base de lançamento é fixada ao chão pelos professores supervisores; e os estudantes devem sempre usar os equipamentos de segurança, como óculos de proteção.

Mirando alto

O estímulo criado por Henrique Marques e outros professores de física no estado tem se refletido nos bons resultados alcançados pelos estudantes, inclusive em nível nacional. Desde 2009, o número de alunos oriundos de escolas alagoanas participantes da Mostra Brasileira de Foguetes (MOBFOG) passou de 31 naquele ano para 2.009 estudantes em 2016, um crescimento de 6.380%.

O evento é aberto à participação de escolas públicas ou privadas, urbanas ou rurais, previamente cadastradas na OBA. A MOBFOG reúne dentro de cada unidade de ensino alunos do primeiro ano do ensino fundamental até os do último ano do ensino médio para estimular a confecção de foguetes em escala de tamanho reduzida.

As equipes que alcançam os melhores resultados da escola e atendem às normas de segurança são convidadas para a etapa presencial da MOBFOG, a Jornada Brasileira de Foguetes, que acontece no Rio de Janeiro anualmente. Na ocasião, os grupos apresentam suas bases de lançamentos, foguetes, históricos de testes, falhas e sucessos, e, por fim, realizam os lançamentos. Os alcances das equipes são medidos e, a partir de então, definem-se os campeões.

Na competição, todos aqueles que alcançam mais de 150 metros são considerados campeões, mas uma equipe alagoana da cidade de Penedo teve destaque entre 50 concorrentes de todo o país em duas edições seguidas. Alunos do curso de Meio Ambiente do Ifal, os jovens Eduarda, João Vitor e Israel alcançaram, em 2015 e 2016, as maiores distâncias do Brasil dentro do grupo em que participavam: 223,9 metros e 268 metros, respectivamente.

“Nosso resultado foi fruto de muita dedicação e treinamentos. Toda semana nós íamos para um terreno ao lado do nosso campus, no sol mesmo. Levávamos vários modelos de foguetes, com suas variáveis diferentes, até acharmos um bom modelo. Daí em diante só aprimoramos”, conta Israel Vicente.

No Rio de Janeiro, os estudantes puderam aperfeiçoar os conhecimentos em física e astronomia e ainda tiveram a chance de conhecer o astronauta brasileiro Marcos Pontes. O grupo confessa que, mesmo não seguindo na carreira tecnológica no ensino superior, levam a experiência com foguetes para o resto da vida.

Estudantes de Penedo conseguiram a melhor marca nacional por dois anos consecutivos (Foto: Arquivo Pessoal)

“Eu detestava física, mas depois do projeto acabei me interessando cada vez mais no assunto e quase fiz vestibular para astronomia. O projeto ajudou a conhecer a física que não é só aquela na sala de aula, mas a que é do dia a dia também”, declara João Vitor.

Diferente do trio de Penedo, os estudantes Joyce Gomes, 19, e Gabriel César, 17, do Colégio Santa Madalena Sofia, decidiram mudar os rumos profissionais por conta do projeto de foguetes. Joyce é ex-aluna do professor Henrique e antes de participar da atividade pensava em cursar direito. Agora, nutre o sonho de estudar engenharia aeronáutica no Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), uma das instituições mais renomadas do país no ensino de engenharia.

“O projeto dos foguetes foi decisivo para me apresentar a um lado que não conhecia da engenharia. Eu não conhecia muito esse mundo da aviação e astronáutica, e para mim foi essencial participar das olimpíadas para conhecer o que eu realmente gostava e como eu poderia trabalhar nessa área, principalmente com o professor Henrique, que foi um grande estimulador”, relata a jovem.

Gabriel está terminando o ensino médio e também deixou o objetivo de entrar no curso de direito de lado. O contato prático com as ciências durante um ano, construindo e lançando foguetes, fez com que o jovem enxergasse a aptidão que possuía. Ele pretende cursar engenharia aeroespacial, também no ITA. “A prática é a aplicação da teoria. Antes eu só estudava para passar na prova. Agora todo dia eu e meus colegas de equipe pesquisamos maneiras de aperfeiçoar nosso foguete”, afirma o estudante, que foi campeão da olimpíada da escola no último ano, e agora vai participar da competição estadual e nacional.

Incentivo à divulgação científica

Nos últimos oito anos, 2.581 estudantes alagoanos de escolas públicas, assim como Eduarda, Israel e João, participaram da MOBFOG. Um número expressivo, mas que vem sofrendo queda, principalmente se comparado a quantidade de participantes oriundos de instituições privadas. Só em 2016 foram 1.278 alunos de escolas particulares, enquanto as escolas públicas registraram 731 participantes.

O professor Henrique Marques, que trabalha com alunos dos dois tipos de unidade de ensino, confirma que a participação é maior na escola privada, mas ressalta que há um empenho maior por parte dos estudantes da escola pública.

“Os alunos da escola pública têm um pouco mais de garra quando pegam essa oportunidade, mas o volume maior de participação é na escola particular porque o interesse do aluno é maior, fruto de uma estrutura familiar entre outras coisas. Quem ganha medalha na olimpíada de astronomia? Escola particular. Porque é uma construção teórica de muitos anos, e eles têm essa base. Agora quando os dois saem do mesmo zero, como é o caso da construção dos foguetes, porque no meu caso eu utilizo a mesma metodologia com os dois, a coisa é mais equilibrada, e nos últimos eventos realizados no estado, os alunos de escola pública tem saído na frente”, avalia Marques.

Para tentar espalhar a ideia para mais escolas em Alagoas, o professor Henrique ministra oficinas de criação e lançamento de foguetes para outros colegas professores que têm interesse em levar a prática para sua unidade de ensino. A ideia, segundo Marques, é espalhar a semente da divulgação científica. “A gente quer fisgar o aluno. Se eles forem cientistas, fantástico, mas o objetivo é fazer com que a ciência seja algo mais interessante e que a escola seja algo mais legal”, finaliza.

 


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