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Os foguetes ilustram a terceira lei de Newton: "Para cada ação, há uma reação equivalente e oposta." Acredita-se que o primeiro foguete foi um pombo de madeira com propulsão à vapor inventado por Arquitas de Tarento no século IV AC. [1] X Fonte de pesquisa O vapor foi substituído por tubos de pólvora pelos chineses e por combustível líquido nos foguetes idealizados por Konstanin Tsiolkovsky e Robert Goddard. Esse artigo ensinará cinco modos para construir seu próprio foguete, do mais simples ao mais complexo. No final do artigo você encontrará uma seção adicional que explica alguns dos princípios que guiam a construção desses foguetes.
Passos
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Amarre a ponta de uma linha de costura ou pesca em um apoio. Possíveis apoios incluem encostos de cadeira e maçanetas de porta.
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Passe a linha por um canudo. Esses itens funcionarão como sistema de direção para guiar o caminho do foguete.
- Os kits de miniaturas de foguete normalmente possuem um canudo fixado no corpo do foguete. Esse canudo é passado por um pino de metal na base de lançamento para manter o foguete reto.
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Amarre a outra ponta da linha em outro suporte. Estique-a bem antes de amarrá-la.
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Infle a bexiga e segure a ponta dela para evitar que o ar vaze. Você pode utilizar os dedos, um clipe de papel ou um pregador de roupas.
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Cole a bexiga no canudo.
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Solte o ar da bexiga e o foguete viajará de uma ponta a outra da linha.
- Você pode experimentar diferentes tipos de bexiga e canudo para analisar o modo com o qual o foguete viaja. Também é possível alterar o ângulo da linha para ver como isso afeta a distância percorrida.
- É possível criar um barco de modo semelhante: Corte uma caixa de leite ao meio no comprimento. Faça um furo na base e passe a ponta da bexiga por ele. Encha a bexiga e coloque o barco em uma banheira antes de soltar o ar para que ele se mova.
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Recorte uma tira de papel retangular. O comprimento dela deve ser três vezes maior do que a largura: as dimensões sugeridas são 12 cm por 4 cm. [2] X Fonte de pesquisa
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Enrole a tira com firmeza em volta de um lápis ou pino. Coloque-a próxima da ponta do lápis, pois parte dela deve ficar além da borda.
- Utilize um lápis ou pino que seja um pouco mais grosso do que um canudo, mas não muito.
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Cole a ponta da tira para evitar que ela se solte. Coloque uma fita adesiva no comprimento.
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Dobre a sobra para criar uma ponta ou um cone. Cole o bico de modo que ele mantenha a forma.
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Remova o lápis ou o pino.
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Veja se não há nenhum vazamento de ar na ponta do foguete. Tente ouvir os ruídos do ar vazando pela lateral ou pelo bico do foguete ao mesmo tempo em que observa a junção para ver se não há nenhum movimento causado pelo sopro. Tape os vazamentos e teste novamente até que não haja mais nenhum.
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Adicione asas na parte aberta do foguete. Como esse modelo é estreito, pode ser mais fácil adicionar as asas em pares ao invés de colocar uma por uma.
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Insira um canudo no lado aberto do foguete. Certifique-se de que ele se estenda além do foguete para que você possa pegá-lo com os dedos.
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Sopre com força no canudo. O foguete voará, propulsionado por sua respiração.
- Sempre aponte o foguete para cima e nunca aponte para ninguém.
- Varie o modo de construção do foguete para ver como isso afeta o voo dele. Você também pode variar a intensidade do sopro para avaliar como isso altera a distância percorrida.
- Um brinquedo similar a esse foguete consiste em uma vareta com um cone plástico em uma das pontas e um paraquedas de plástico na outra. O paraquedas deve ser dobrado sobre a vareta, que deve ser inserida em um tubo de papelão. Após soprar o tubo, o cone deve lançar a vareta que, após alcançar a altura máxima, cairá, abrindo o paraquedas.
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Decida o comprimento desejado para o foguete. Uma boa medida são 15 cm, mas é possível montar o foguete maior ou menor, se desejar.
- Um bom diâmetro é 4 cm [3] X Fonte de pesquisa , mas essa medida será determinada pelo diâmetro da câmara de combustão do foguete.
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Consiga um recipiente de rolo fotográfico para ser a câmara de combustão. Procure por recipientes em reveladoras e estúdios fotográficos que ainda fotografam em película.
- Procure por um recipiente cuja tampa possua uma trava interna e não externa.
- Caso não encontre um recipiente, você pode utilizar um vidro de remédio vazio com tampa de encaixe. Caso não encontre um desses também, entalhe uma rolha de cortiça que se encaixará na boca da garrafa.
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Monte o foguete. O modo mais fácil de se fazer isso é enrolando uma tira de papel ao redor do recipiente, como fez com o lápis ao fazer o foguete de canudo. Como o recipiente do rolo lançará o foguete, cole a ponta do papel antes de enrolá-la completamente. [4] X Fonte de pesquisa
- Lembre-se de apontar a boca do recipiente para fora ao fixar a estrutura do foguete nela. [5] X Fonte de pesquisa A boca servirá como bucal para o foguete.
- Ao invés de dobrar a ponta do foguete para fora do recipiente, criando um cone, você pode criar um bico separado cortando um círculo de papel, fazendo um corte da borda ao centro dele e dobrando-o como um cone. Fixe então o cone com fita ou cola.
- Adicione asas. Como esse foguete é mais largo do que o modelo de papel, recorte e fixe as asas individualmente. Você também pode optar por três asas ao invés de quatro.
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Decida de onde deseja lançar o foguete. Um local aberto é o recomendado, pois o foguete pode alcançar uma altura considerável após o lançamento.
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Encha 1/3 do recipiente com água. Caso a fonte d'água não fique próxima da base de lançamento, carregue o foguete de ponta cabeça ou leve a água em uma garrafa para encher o recipiente no local de lançamento.
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Quebre um tablete efervescente ao meio e jogue metade na água.
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Tape o recipiente e vire o foguete no lado certo sobre a base de lançamento.
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Fique a uma distância segura. Conforme o tablete se dissolve, ele libera dióxido de carbono. Uma pressão se acumulará até explodir a tampa do recipiente, lançando o foguete.
- Ao invés de água, você pode encher metade do recipiente com vinagre. No lugar do tablete efervescente, você pode utilizar uma colher de chá (ou 5 gramas) de bicarbonato de sódio. O vinagre, um ácido (ácido acético), reage com o bicarbonato de sódio, uma base, para produzir água e dióxido de carbono. Esses itens são mais voláteis do que a água e os tabletes efervescentes, então afaste-se mais rapidamente do foguete – e tome cuidado para não exagerar nos ingredientes ou você pode explodir o recipiente. [6] X Fonte de pesquisa
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Recorte um pequeno triângulo de papel alumínio. O triângulo deve ser isósceles, com aproximadamente 2,5 cm na base e 5 cm do centro da base até o ápice. [7] X Fonte de pesquisa
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Pegue um palito de fósforo.
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Alinhe o palito contra um alfinete. Posicione-os de modo que a ponta do alfinete toque na parte mais grossa da cabeça do palito.
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Enrole o triângulo de alumínio ao redor da cabeça do palito, começando na ponta superior. Enrole-o com firmeza, mas tome cuidado para não mover o alfinete. Ao terminar, o triângulo deve se estender além da cabeça em cerca de 6 mm.
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Utilize as unhas para pressionar o papel alumínio contra a cabeça do fósforo. Isso aproximará a cobertura da cabeça e definirá melhor o canal formado pelo alfinete.
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Remova cuidadosamente o alfinete de dentro do alumínio. Tome cuidado para não rasgar o papel.
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Dobre um clipe de papel para transformá-lo em uma plataforma de lançamento.
- Dobre a dobra externa em um ângulo de 60º. Isso formará a base da plataforma de lançamento.
- Dobre a dobra interna para cima e para baixo para formar um triângulo aberto. É nesse ponto que você apoiará a cabeça do fósforo.
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Coloque a plataforma de lançamento no local de onde deseja lançar o foguete. O recomendado é optar por um lugar ao ar livre, pois esse foguete pode viajar distâncias consideráveis. Evite locais muito secos, pois o palito pode iniciar um incêndio.
- Libere a área ao redor do foguete antes de lançá-lo.
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Coloque o foguete na plataforma de lançamento com a ponta para cima. Ele deve se apoiar em um ângulo de 60º. Caso o ângulo seja menor, ajuste a dobra do clipe de papel.
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Lance o foguete. Acenda um fósforo e coloque a chama dele debaixo da cabeça do fósforo envolto no papel alumínio. O foguete deve ser lançado quando for aceso.
- Tenha um balde d'água em mãos para apagar completamente os foguetes.
- Caso um foguete pouse em você, pare de se mexer, jogue-se no chão e role até que o fogo seja apagado.
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Prepare uma garrafa PET de dois litros para servir como câmara de pressão para o foguete. [8] X Fonte de pesquisa Como esse foguete é criado com uma garrafa, ele é conhecido em alguns lugares como foguete de garrafa. Existe um fogo de artifício com nome similar, mas que é proibido em diversos lugares. O foguete ensinado abaixo não é ilegal.
- Remova o rótulo da embalagem cortando-o onde ele não é colado. Tome cuidado para não raspar ou furar a garrafa para não enfraquecê-la.
- Reforce a garrafa com uma fita adesiva forte. As garrafas atuais podem suportar pressões de até 7 quilos por centímetro quadrado (ou 689,48 quilopascals), mas lançamentos repetidos reduzirão a quantidade de pressão suportada sem que a garrafa se rompa. [9] X Fonte de pesquisa Cole várias voltas de fita ao redor do centro da garrafa e até metade do caminho para as pontas.
- Marque os pontos onde deseja fixar as asas com um marcador. Caso planeje utilizar quatro asas, desenhe linhas separadas por 90º. Caso queira utilizar cinco asas, desenhe linhas separadas por 120º. Enrole uma tira de papel ao redor da garrafa e faça as marcas antes de transferi-las para a garrafa em si. [10] X Fonte de pesquisa
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Construa as asas. Como o foguete de plástico é relativamente durável, por mais que ele tenha saído reforçado, você precisará de asas duráveis. Um papelão firme pode funcionar por um tempo, mas o plástico utilizado em pastas e fichários é uma opção melhor. [11] X Fonte de pesquisa
- Primeiro você precisará desenhar as asas e criar um modelo de corte. Não importa como você as desenhe, faça um molde que possa ser dobrado ao meio para reforçá-lo e para que ele toque pelo menos no ponto onde a garrafa se afunila.
- Recorte o modelo e utilize-o como guia para cortar o material das asas.
- Dobre as asas e fixe-as no corpo do foguete com fita adesiva.
- Dependendo do design do lançador, talvez seja melhor não criar asas que se estendam além da boca da garrafa/bucal do foguete.
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Crie o bico do foguete e a seção do peso. Você precisará de uma segunda garrafa pet de dois litros para isso.
- Recorte a base da garrafa.
- Coloque um peso na seção superior da garrafa cortada. Utilize um pedaço de argila de modelagem ou uma bola de elásticos. Coloque a seção inferior dentro da superior, com a base virada na direção do bucal da garrafa. Cole-as no lugar e insira-as na base da garrafa que serve de câmara de pressão.
- O bico pode ser feito de qualquer coisa. Você pode utilizar desde uma tampa de garrafa até um tubo de PVC ou plástico. Após escolher o que deseja, fixe-o permanentemente na seção superior da garrafa cortada.
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Teste o equilíbrio do foguete apoiando-o no dedo indicador. Ele deve se equilibrar acima da câmara de pressão (a base da primeira garrafa). Caso contrário, remova a seção do peso e ajuste-a.
- Após localizar o centro de massa, pese o foguete. Ele deve pesar algo em torno de 200 g e 240 g. [12] X Fonte de pesquisa
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Crie o lançador/rolha. Existem diversos dispositivos que podem ser utilizados para lançar o foguete d'água. O mais simples é uma válvula e uma rolha que caibam no bucal da câmara de pressão. [13] X Fonte de pesquisa
- Encontre uma rolha que se encaixe perfeitamente no bucal da garrafa. Talvez seja necessário cortá-la um pouco.
- Consiga um sistema de válvula igual os utilizados em pneus de automóveis e bicicletas. Meça o diâmetro dele.
- Faça um furo no centro da rolha utilizando uma broca com o mesmo diâmetro da válvula.
- Limpe a haste da válvula e coloque um pedaço de fita sobre a porção dentada e a abertura dela.
- Rosqueie a válvula no buraco da rolha e vede-a no lugar com um selante de silicone ou uretano. Deixe a vedação secar completamente antes de remover a fita.
- Teste a válvula para se certificar de que o ar passe livremente por ela.
- Teste a rolha colocando uma pequena quantidade de água na câmara de pressão, encaixando a rolha e colocando o foguete de pé. Caso encontre algum vazamento, vede novamente a válvula e teste-a. Após se certificar de que não há nenhum vazamento, teste novamente para determinar a pressão necessária para remover a rolha da garrafa.
- Para instruções sobre como construir um sistema de lançamento mais sofisticado, acesse http://www.sciencetoymaker.org/waterRocket/buildWaterRocketLauncher.htm .
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Escolha um local de lançamento para o foguete. Assim como o foguete de rolo de filme e de palito de fósforo, um local aberto é recomendado. Como o foguete d'água é maior que os outros, você precisará de uma área ainda maior e mais nivelada.
- Uma superfície elevada, como uma mesa de piquenique, é ótima para situações onde crianças pequenas estejam envolvidas. [14] X Fonte de pesquisa
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Lance o foguete.
- Encha entre 1/3 e 1/2 da câmara de pressão com água. [15] X Fonte de pesquisa (Você pode adicionar um pouco de corante alimentício para produzir uma "exaustão" colorida no lançamento). Também é possível lançar o foguete sem adicionar água na câmara, mas a pressão necessária pode ser diferente e será necessário medi-la novamente.
- Insira o lançador/rolha no bucal da câmara de pressão.
- Conecte a mangueira de uma bomba de bicicleta na válvula de lançamento.
- Coloque o foguete de pé.
- Bombeie o ar até alcançar a pressão com a qual a rolha será expelida. Pode haver um pequeno atraso antes que ela seja expulsa e o foguete lançado.
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As partes do foguete e como elas funcionam
1. Utilize o propulsor para erguer o foguete e movê-lo pelo ar. Um foguete voa ao direcionar um fluxo de exaustão para baixo através de um ou mais bucais. Os motores de foguetes funcionam misturando o combustível com uma fonte de oxigênio (um oxidante), o que permite que funcionem no espaço e na atmosfera terrestre.
- Os primeiros foguetes eram movidos a combustíveis sólidos. Esses tipos incluem os fogos de artifício e os mísseis de guerra chineses, além dos foguetes finos utilizados pelas naves espaciais. A maioria desses modelos possui buracos no centro para que o combustível e o oxidantes se encontrem e entrem em combustão. Os motores utilizados em foguetes em miniatura utilizam propulsores de combustíveis sólidos em conjunto com diversas cargas para liberar o paraquedas após o fim do combustível. [16] X Fonte de pesquisa
- Os foguetes que utilizam combustíveis líquidos possuem tanques pressurizados separados com combustíveis como gasolina ou hidrazina e oxigênio líquido. Esses materiais são bombeados em uma câmara de combustão na base do foguete; o escape então é liberado através de um bucal cônico. Os propulsores principais dos foguetes espaciais eram foguetes de combustível líquido apoiados por um tanque de combustível externo carregado debaixo do ônibus no lançamento. Os foguetes Saturno V na missão Apolo também eram de combustível líquido.
- Muitas embarcações utilizam foguetes para mudar de direção no espaço. Esses foguetes são chamados de propulsores de manobra. O módulo de serviço fixado no módulo de comando da nave Apolo e as mochilas de manobra utilizadas pelos astronautas também possuíam esses propulsores.
2. Corte a resistência do ar com o bico cônico. O ar possui massa e, quanto mais denso ele é, mais ele segura objetos que tentam se mover. Os foguetes devem ser simplificados (com formas alongadas e elípticas) para minimizar a fricção encontrada ao navegar pelo ar, o que faz com que eles tenham bicos pontudos.
- Os foguetes que carregam cargas (astronautas, satélites ou ogivas) normalmente as carregam próximas do bico. O módulo de comando da Apolo, por exemplo, era cônico.
- O bico cônico também carrega os sistemas de guia dos foguetes para impedir que eles saiam de curso. Esses sistemas podem incluir computadores de bordo, sensores, radares e rádios para fornecer informações e controlar o curso de voo. (Os foguetes Goddard utilizam um sistema de controle de giroscópio.). [17] X Fonte de pesquisa
3. Equilibre o foguete ao redor de seu centro de massa. O peso geral do foguete deve ser equilibrado ao redor de um determinado ponto que garanta o voo sem quedas. Esse ponto pode ser referenciado como ponto de equilíbrio, centro de massa ou centro de gravidade.
- O centro de massa varia de foguete para foguete, mas, no geral, ele fica em algum ponto acima da câmara de pressão ou de combustível.
- Apesar da carga ajudar a elevar o centro de massa acima da câmara de pressão, uma carga pesada demais fará com que o peso do foguete se concentre no topo, o que torna mais difícil mantê-lo virado para cima antes do lançamento. Por isso, circuitos integrados foram incorporados nos computadores das naves para reduzir o peso delas (essa tecnologia levou ao uso de chips em calculadoras, relógios de pulso, computadores pessoais e, mais recentemente tablets e smartphones).
4. Estabilize o voo com asas. As asas garantem que o voo do foguete seja reto criando resistência do ar contra as mudanças de direção. Algumas asas são projetadas para se estender além do bucal do foguete e para mantê-lo de pé antes do lançamento.
- No século XIX, o britânico William Hale idealizou outro modo de utilizar as asas para estabilizar o voo. Ele criou portas de exaustão ao lado de asas com formato de cata-vento que pressionavam os gases e giravam o foguete para evitar que ele saísse do percurso. Esse processo é chamado de estabilização de giro. [18] X Fonte de pesquisa
Dicas
- Caso você se divirta fazendo algum dos foguetes acima, mas queira um desafio maior, aventure-se no hobby de montagem de foguetes em miniatura. Esses foguetes são vendidos desde o fim da década de 50 em kits de montagem e podem ser lançados com motores de pólvora preta até alturas de 500 metros. [19] X Fonte de pesquisa
- Caso seja difícil lançar um foguete verticalmente, monte-o em trilhos para lançá-lo horizontalmente (em essência, o foguete de bexiga é um foguete em trilhos). Você pode fixar o recipiente de filme fotográfico em um carrinho de brinquedo e o foguete d'água em um skate. Ainda será necessário encontrar uma área aberta com espaço suficiente.
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Avisos
- A supervisão de um adulto é recomendada ao lidar com foguetes lançados por algo mais forte do que o sopro humano.
- Sempre utilize proteção para os olhos ao lançar os foguetes voadores (qualquer foguete que não seja o de bexiga). Para foguetes maiores, como o d'água, um capacete também é recomendado.
- Nunca mire o foguete em outra pessoa.
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Materiais Necessários
- Óculos de proteção (para os foguetes voadores)
- Capacete (para os foguetes grandes)
Para o foguete de bexiga:
- Bexiga
- Linha de costura ou de pesca (de 3 a 5 m)
- Canudo
- Clipe de papel ou pregador de roupa
- Fita adesiva
- Lugares para amarrar as pontas da linha
Para o foguete de canudo: [20] X Fonte de pesquisa
- Canudo
- Folha de cartolina
- Tesoura
- Lápis
- Fita adesiva
Para o foguete de recipiente de filme fotográfico: [21] X Fonte de pesquisa [22] X Fonte de pesquisa [23] X Fonte de pesquisa
- Folha de cartolina
- Recipiente de filme fotográfico 35-mm ou vasilhame de remédio (com tampa encaixável)
- Tesoura
- Fita adesiva
- Água
- Tablete ou pastilha efervescente
- Vinagre (no lugar da água)
- Bicarbonato de sódio (no lugar do tablete)
- Lápis
- Cola
- Toalhas de papel
Para o foguete de palito de fósforo: [24] X Fonte de pesquisa
- Caixa de palitos de fósforo
- Papel alumínio
- Tesoura
- Alicate (opcional)
- Alfinete
- Clipe de papel
Para o foguete d'água: [25] X Fonte de pesquisa [26] X Fonte de pesquisa
- Duas garrafas PET de dois litros
- Marcador
- Pastas de plástico
- Fita adesiva
- Rolha de plástico ou cortiça
- Haste de válvula (de câmaras de ar de pneus de carros ou bicicletas)
- Furadeira com broca do tamanho da haste da válvula
- Vedação
- Bomba de enchimento de pneu com medidor de pressão
Referências
- ↑ http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/TRC/Rockets/history_of_rockets.html
- ↑ http://www.planet-science.com/categories/experiments/technology/2011/11/make-a-straw-rocket.aspx
- ↑ http://www.popsci.com/diy/article/2013-01/build-and-launch-mini-rocket
- ↑ http://spaceplace.nasa.gov/pop-rocket/en/
- ↑ http://spaceplace.nasa.gov/pop-rocket/en/
- ↑ http://makezine.com/projects/vinegar-and-baking-soda-rocket/
- ↑ http://www.matchstickrockets.com/howto.html
- ↑ http://www.tclauset.org/21_BtlRockets/BTL.html
- ↑ http://www.sciencetoymaker.org/waterRocket/buildWaterRocketLauncher.htm
- ↑ http://www.tclauset.org/21_BtlRockets/BTL.html
- ↑ http://www.tclauset.org/21_BtlRockets/BTL.html
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- ↑ http://waterocket.explorer.free.fr/workshop.htm#bottle
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- ↑ http://www.sciencetoymaker.org/waterRocket/buildWaterRocketLauncher.htm
- ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Model_rocket
- ↑ http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/TRC/Rockets/history_of_rockets.html
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