Por que os aviões voam?

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A pergunta de um milhão de dólares, Por que os aviões voam? uma pergunta fácil, mas com uma resposta mais complexa e interessante do que você imagina.

Post escritor por: Juan Matheus

A aviação comercial está presente na vida humana há mais de um século.. Por isso, muitas pessoas hoje veem isso como algo normal e não há mais a capacidade de nos maravilharmos com a forma como conseguimos conquistar os céus.. Por isso vale a pena iniciar uma série de posts que ajudam #AvGeeks e pessoas em geral, entender como um avião hoje consegue nos levar de A a B em tão pouco tempo e tudo o que isso acarreta.

Esta nova série de entregas que visa informar, educar e ensinar sobre aspectos técnicos para pessoas que não possuem formação técnica, mas se a vontade de aprender e sua paixão pela aviação discutiremos temas interessantes graças a Juan, novo colaborador do blog.

Por que os aviões voam?

Sem mais delongas, A primeira coisa que devemos resolver são os princípios físicos básicos que regem o voo de uma aeronave.. A primeira coisa que devemos reconhecer é a presença de certas forças físicas que afetam um objeto, neste caso, um avião em vôo. Devemos reconhecer em um avião 4 forças físicas muito importantes que estão relacionadas entre si pelas leis de Newton que todos já ouviram em algum momento. Dois deles são exercidos verticalmente (Eixo y) e dois deles horizontalmente (eje X). Esta é talvez uma simplificação (vivemos em um mundo 3D) No entanto, é suficiente para o nosso propósito..

Para que um avião possa voar, deve ser capaz de superar duas forças-chave: Arrasto aerodinâmico, que é uma força que atua horizontalmente (vamos pensar em “arrastar”) e a gravidade que atrai logicamente um objeto para o solo, isto é, atua verticalmente (Veremos porque o peso de uma aeronave é um fator chave e limitante na aviação). Cada uma delas, tem sua contraparte: Impulso e elevação. Quando o empuxo e a sustentação são maiores que o peso da aeronave e o efeito de arrasto (que pode ser o atrito da pista com as rodas no solo ou a resistência do ar) podemos ter um avião que voa. Mais tarde veremos outros componentes do design de aeronaves modernas que ajudam a superar essas forças..

Quando um avião está voando em velocidade de cruzeiro e a uma altitude fixa, O empuxo e o arrasto são de igual magnitude e direção diferente e a mesma coisa acontece com o peso e a sustentação.. Qualquer desequilíbrio em qualquer uma dessas forças resulta em aceleração ou desaceleração (horizontal ou vertical). Este é apenas um teste das leis do movimento de Newton em ação.

Mais uma vez, simplificando as coisas, podemos ver que a sustentação de um avião (a força que empurra a aeronave para cima) É devido às asas (e em particular na sua forma) e o impulso é dado pelos motores. Isso pode parecer óbvio, mas não foi fácil entender a aerodinâmica, una rama de la física que hasta hace poco parecía “magia negra” pues la matemática detrás de ella es muy compleja y hasta el día de hoy no hemos logrado encontrar la solución a muchas ecuaciones que la gobiernan y tan solo hemos podido simular sus efectos a través de una computadora. Sem a compreensão das forças aerodinâmicas não poderíamos ter desenvolvido a aviação moderna e devemos isso em parte ao cientista suíço Daniel Bernoulli.. Em outras palavras, nem todo objeto que tem impulso suficiente (duas turbinas a jato, por exemplo) será capaz de voar.

El Aerofólio

Anteriormente falamos sobre forças aerodinâmicas e como elas contribuem para que um avião consiga voar..

Agora vamos nos concentrar em como o lift é gerado, que é a força aerodinâmica responsável por uma aeronave ser capaz de subir, e o mais importante, ficar no ar.

O ar é um fluido. Não são apenas os líquidos. No caso do ar, existem diferentes pressões na nossa atmosfera que exercem uma força sobre ele. (Mais tarde veremos outros fatores atmosféricos como a temperatura e que também desempenham um papel importante.). E se falamos de movimento, Não podemos deixar de pensar na velocidade como uma forma de saber a que velocidade algum objeto está se movendo..

Agora que sabemos quais são alguns dos fatores que influenciam o movimento de um fluido, Podemos concluir que a pressão e a velocidade do ar são as variáveis ​​que gostaríamos de controlar para que um avião possa voar pelos céus sem contratempos.. O princípio de Bernoulli descreve com precisão a relação entre estas duas variáveis.. Em poucas palavras, O princípio de Bernoulli afirma que a velocidade e a pressão de um fluido são inversamente proporcionais.. Quer dizer, que se a velocidade de um fluido aumentar, a pressão diminui e vice-versa. Se tiver interesse, você pode procurar vídeos sobre experimentos em tubo de Venturi para observá-lo melhor..

Mas, ¿qué tiene que ver todo esto con un avión? Bem, todo. Acima mencionamos que o formato da asa de um avião é o que gera a sustentação para que ele permaneça no ar.. Bem, é exatamente assim., conocida como airfoil o perfil aerodinámico, o que nos faz controlar o princípio de Bernoulli a nosso favor. Para um avião se mover, devemos mover o ar ao seu redor. E já sabemos que um fluido se move se houver um diferencial de pressão. O propósito de uma asa de aeronave é, então, gerar um diferencial de pressão para que o ar possa fluir.

Se olharmos para a imagem do aerofólio podemos, por simple inspección visual ver que el “recorrido” de una partícula de aire sobre el borde superior será distinto al recorrido si lo hace por debajo del ala. Longe da asa, a pressão do ar é atmosférica. À medida que o ar se aproxima, o que chamamos vento relativo Veremos que uma distribuição gradiente de pressão é criada em torno do aerofólio.

Existem muitas teorias e formas de explicar como é que na parte superior da asa temos alta velocidade e baixa pressão e o oposto na parte inferior, porém é muito complexo para desenvolver aqui..

Em conclusão, O perfil da asa nos dá o diferencial de pressão que procurávamos e que gera sustentação. Por que o resultado é uma força que sobe e não o contrário?? O diferencial de pressão é maior na parte inferior do que na parte superior. velocidade mais alta, pressão mais baixa. Literalmente, la parte inferior “presiona” el aire hacia arriba.

Este tópico é bastante complexo e requer leitura e releitura para melhor compreender a lógica por trás da física..

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