Por Ricardo Cazetta Menzer
Engenheiro de Computação, Universidade Estadual de Campinas e Piloto de Avião
Figura: Explicação técnica de como os aviões voam estampada em uma camisa. (Imagem: https://www.etsy.com/listing/602938552/aviation-shirt-how-planes-fly-magic)
Durante o vôo, agem sobre o avião quatro forças: sustentação e peso, que agem na direção vertical, e arrasto e tração, que agem na direção horizontal. Dessas forças, a que é responsável por manter o avião elevado no ar é a sustentação. A sustentação é causada pela interação das asas com o ar que envolve o avião. Para que o avião não perca altitude enquanto voa, as asas devem gerar uma força de sustentação que seja capaz de contrabalancear o peso do avião. De forma simplificada, existem dois princípios da física que explicam como uma asa de avião produz sustentação. Em geral, as asas, também chamadas de aerofólios, são feitas de forma que o ar que passa por sua parte superior é acelerado em relação ao ar que passa pela parte inferior.
Figura: Partículas de ar passando em volta de um aerofólio. As partículas que passam pela parte superior aceleram e passam com mais velocidade que as partículas na parte inferior. (Imagem: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Karman_trefftz.gif)
Ao acelerar, na parte superior da asa, o ar tem sua pressão diminuída em relação à parte inferior. Como o ar tem a tendência de ir de um lugar com maior pressão para um de menor pressão, mas a asa do avião está no meio do caminho, não permitindo esse movimento, é produzida uma força na asa, da parte de maior pressão para a de menor pressão, ou seja, de baixo para cima, produzindo a sustentação. Ao fenômeno de diminuição da pressão ao aumentar a velocidade do ar é dado o nome de Princípio de Bernoulli.
Uma curiosidade é que esse mesmo efeito é também responsável por um fenômeno chamado de vórtice de ponta de asa. Na ponta da asa, o ar da parte de baixo consegue dar a volta pela ponta da asa e chegar na parte de cima. Esse movimento circular do ar nas pontas da asa dão origem aos vórtices. Porém, os vórtices “roubam” parte da energia do avião, causando arrasto, ou resistência ao movimento do avião. É para reduzir o efeito desse arrasto que alguns aviões possuem nas pontas das asas uma estrutura, que geralmente se estende verticalmente, chamada “winglet”. Outro efeito negativo é que os vórtices podem durar por vários minutos após a passagem de um avião, e podem causar turbulência em um outro avião que venha atrás do que os causou e faça aproximadamente a mesma trajetória do primeiro. É por isso que é comum ocorrer turbulência nas fases de pouso e decolagem, quando os aviões têm as mesmas trajetórias, principalmente em aeroportos mais movimentados.
Figura: Efeito do vórtice causado pela passagem de um avião em uma cortina de fumaça vermelha. (Imagem: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Airplane_vortex_edit.jpg)
Figura: Winglet na ponta da asa de um Boeing 737. (Imagem: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Air_Berlin_737-76Q_D-ABBN_ZRH_0921739.jpg)
Além da sustentação causada pelo efeito Bernoulli, outro fator importante no vôo é a Terceira Lei de Newton, aquela que diz que a toda ação existe uma reação de mesma intensidade e direção oposta. Durante o vôo, o avião fica com o nariz ligeiramente levantado em relação ao horizonte. Nessa posição, as asas (e também a fuselagem!) empurram o ar para baixo. Pela terceira lei, o ar reage, aplicando no avião uma força para cima, aumentando a sustentação. Como a fuselagem também empurra o ar para baixo, nesse caso, ela também produz parte da sustentação, não somente as asas.
Venha refletir nas alturas com a Capivara!!
Comments