Por que os aviões voam?

A questão do milhoón, ¿porqueé aviões voam? Uma pergunta fácil, mas com uma resposta máÉ complexo e interessante do que você imagina.

Post escritor por: Juan Matheus

a aviaçãoón comercial está presente na vida do ser humano por algo maisás de um século. Por esta razãoómuitas pessoas hojeíEles vêem isso como algo normal e não há mais capacidade de espanto de cócomo conseguimos conquistar os céus. Por isso vale a pena iniciar uma série de posts que ajudam #AvGeeks e pessoas em geral, a entender cómo é que um avión hoje em día consegue nos levar de A a B em tão pouco tempo e tudo o que isso implica.

Esta nova série de entregas que visa informar, educar e ensinarñar sobre aspectos técínicos para pessoas que não têm treinamentoónãoétécnica, mas simí o desejo de aprender e sua paixãoón para aviaçãoóDiscutiremos temas interessantes graças a Juan, novo colaborador do blog.

¿Porqueé aviões voam?

Pecado máé préáBorrão, A primeira coisa que devemos resolver são os princípiosídoente báfísica que governa o vôo de uma aeronave. A primeira coisa que devemos reconhecer é a presença de certas forçasífísica que afeta um objeto, neste caso um avión em voo. Devemos reconhecer em um avión 4 forças fícoisas muito importantes e isso éán relacionados entre sií pelas leis de Newton que todos terãoánãoíalguma vez. Dois deles são exercidos verticalmente (Eixo y) e dois deles horizontalmente (eje X). Isto é talvezá uma simplificaçãoón (vivemos em um mundo 3D) No entanto, é suficiente para o nosso propósito.ósite.

Para que um aviónão posso voar, deve ser capaz de superar duas forças-chave: Resistência aerodinâmicaámica que é uma força que atuaúpara horizontalmente (vamos pensar sobre “arrastar”) e a gravidade queóatrai gicamente um objeto para o chão, ou seja, agirúum verticalmente (veremos por queé O peso de uma aeronave é um fator chave e limitante na aviação.ón). Cada uma delas, tem sua contraparte: Impulso e elevaçãoón. Quando o impulso e a elevaçãoón são maiores que o peso da aeronave e o efeito de arrasto (O que pode ser o atrito?ón da pista com as rodas no solo ou resistência do ar) podemos ter um avión que voa. MáMais tarde veremos outros componentes do designñou aeronaves modernas que ajudam a superar essas forças.

Quando um avión éá voando em velocidade de cruzeiro e a uma altitude fixa, O impulso e o arrasto são de igual magnitude e direção diferente e a mesma coisa acontece com o peso e a sustentação.ón. Qualquer desequilíbrio em qualquer uma dessas forças resulta em aceleração.ón o desaceleración (horizontal ou vertical). Esta é apenas uma prova das leis do movimento de Newton em ação.ón.

Uma vezás, simplificando as coisas, podemos ver que o apoioón de um avôón (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. Isto pode parecerá óbvio, mas não foi fáaerodinâmica fácil de entenderámica, um ramo do fíSim, até recentemente pareciaíuma “magia negra” bem, a matemáticaádeduzida ticaás disso é muito complexo e para o díAté o momento não conseguimos encontrar a soluçãoón a muitas equações que o governam e só conseguimos simular seus efeitos atravéséde um computador. Sem entender as forças aerodinâmicasámicas não conseguirãoíadoramos ter desenvolvido a aviaçãoómoderno e devemos isso em parte ao cientistaífico suizo Daniel Bernoulli. Em outras palavras, nem todo objeto que tem impulso suficiente (duas turbinas a jato, por exemplo) poderiaá volar.

El Aerofólio

Anteriormente falamos sobre forças aerodinâmicasámicas e como elas contribuem para uma aeronaveónão posso voar.

Agora vamos nos concentrar em cócomo a sustentação é geradaón, o que é força aerodinâmicaámica responsável por uma aeronave ser capaz de subir, e euáÉ importante, ficar no ar.

O ar é um fluido. Não só oíQuidos são. No caso do ar, existem diferentes pressões na nossa atmosfera.óesfera e exercer uma força sobre ela (máMais tarde veremos outros fatores atmosféricosérico como a temperatura e que tambémén desempenha um papel importante). E se falamos de movimento, Não podemos deixar de pensar na velocidade como uma forma de saber quão rápidoáPeço que você mova algoún objeto.

Agora que sabemosáEstes são alguns dos fatores que influenciam o movimento de um fluido, podemos concluir que a pressãoón e velocidade do ar são as variáveis ​​que eu queriaédeveríamos controlar para que um avión posso cruzar os céus sem contratempos. O princípio de Bernoulli descreve precisamente qual é o relacionamento.ón entre essas duas variáveis. Em poucas palavras, O princípio de Bernoulli diz que velocidade e pressãoón de um fluido são inversamente proporcionais. Quer dizer, que se a velocidade de um fluido aumentar, eu pegueión diminui e vice-versa. Se tiver interesse, você pode procurar vídeos sobre experimentos em tubo de Venturi para observá-lo melhor..

Mas, ¿queé Tudo isso tem a ver com um avión? Bem, todo. Acima mencionamos que o formato da asa de um aviãoón é o que gera sustentoón para que fique 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 que um aviónão se mova, devemos mover o ar ao seu redor. E já sabemos que um fluido se move se houver um diferencial de pressãoón. O propósito de uma asa de aeronave é, então,  gerar um diferencial de pressãoón para que o ar possa fluir.

Se olharmos para a imagem do aerofólio podemos, por simples inspeçãoón visual veja que o “rota” por um ladoíbolha de ar na borda superior seráá diferente da rota se for feita sob a asa. Longe da asa, eu pegueión de ar é atmosferaérica. À medida que o ar se aproxima, o que chamamos vento relativo Vamos ver que uma distribuição é criadaón em gradiente de pressãoón ao redor do aerofólio.

Existem muitas teoriasícomo e maneiras de explicar cóPortanto, no topo da asa temos alta velocidade e baixa pressão.ón e o oposto em seu lado inferior, porém é muito complexo para desenvolver aquií.

Para concluirón, o perfil da asa nos dá o diferencial de pressãoóO que estou procurando?áíamos e o que gera o sustentoón. Porqueé O resultado é uma força que vai para cima e não para trás.és? O diferencial de pressãoón é maior na parte inferior do que na parte superior. velocidade mais alta, pressão mais baixaón. Literalmente, o fundo “imprensa” o ar para cima.

Este tópico é bastante complexo e requer leitura e relê-lo para melhor compreender o lólógica detrás do física.