O que faz um avião voar?


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1. Introdução

O homem sempre admirou o vôo suave dos pássaros, aquelas habilidades  e técnicas naturais herdadas de Deus, que sempre foram de causar inveja. Ao passar dos tempos alguns aventureiros tentaram de alguma forma imitar os seres  de asas, mas não obtiveram sucesso,  Leonardo da Vinci foi  uma figura que pesquisou  a  anatomia  dos pássaros, obteve informações do comportamento das asas em  relação  ao ar. Tempos depois tivemos  a colaboração  de  Alberto Santos Dumont,  que conseguiu voar  com seu 14-BIS,  aeronave  biplano, durante  alguns metros,  e   com isto fez   deslanchar  a aviação  mundial.   Com o  efeito  das   guerras,  a   indústria   aérea  teve  um  grande  impulso,  promovendo  estudos e  pesquisas para o aperfeiçoamento dessas máquinas maravilhosas.

Para  que  um  avião  voe,   é  necessário  que  algum tipo  de força  consiga vencer  ou anular o seu peso, então vamos verificar nesta página o que  realmente acontece fisicamente quando ele está em movimento,  originando fenômenos que irão ser explicados no desdobramento desta matéria, na qual as asas, também chamadas de aerofólios serão objeto de estudo. A aviação está baseada nos princípios da física, alguns estudados na escola, nos explicando todos os mistérios que giram em torno desta prática. Muitas vezes, quando alguma pessoa vê pela primeira vez um Boeing ou um Airbus decolando ou pousando num aeroporto, não imagina como aquela máquina com algumas toneladas consiga ficar afastada, metros e as vezes quilômetros do solo. Por estas razões que este assunto se torna muito curioso e as vezes apaixonante.  

2. Fundamentos físicos

Sabemos que o principal obstáculo nas primeiras tentativas para colocar um avião no ar era o seu peso, uma força causada pela  gravidade, mas com alguns diferentes formatos na aerodinâmica dos corpos, conseguiu-se controlar este problema, de forma artesanal no início. Nos estudos e pesquisas feitos pelos cientistas das várias épocas, verificou-se que o ar, fluído que será responsável para sustentar uma aeronave em vôo é composto de alguns elementos, entre eles, nitrogênio, oxigênio e água, com isto podendo sofrer alterações em grandezas como a densidade, temperatura e pressão. Estas mudanças na atmosfera estão relacionadas entre as diferenças de temperatura e pressão entre as várias massas de ar que circulam, originando deslocamentos das camadas, dando início aos ventos, que poderão ser úteis ou desfavoráveis ao vôo. 

As grandezas vetoriais e escalares estão presentes neste assunto, sendo as forças, todas vetoriais, incluindo as velocidades, pressões e acelerações, já as escalares, compostas da massa, das temperaturas e densidades. Quando um avião tem o vento a seu favor, temos uma soma vetorial, ou vice-versa, com isto, os vetores são amplamente utilizados, originando todo tipo de resultantes, sejam elas verticais, como peso e sustentação, que será vista posteriormente no ítem das forças, ou horizontais, como a tração e a resistência do ar, quando o avião está em vôo com velocidade constante, a soma de todas as suas forças é nula. O empuxo, visto em hidrostática, também é bem utilizado, porém tendo como fluído, o ar, pois o deslocamento de ar para trás irá causar uma força para frente, então o empuxo, já relacionando com a 3º lei de Newton, lei da ação e reação ( para toda força existe uma outra de mesma direção, mesmo módulo e sentido contrário). A temperatura é uma grandeza escalar muito importante, sendo muito variável, sabemos que quanto mais alto estivermos em relação ao nível do mar, menor será seu valor, o mesmo acontece com a densidade do ar, pois quanto maior a altitude, ficará mais rarefeito alterando nas forças relacionadas no vôo, pois altera diretamente a resistência do ar, quanto ao avanço de um corpo.   

3. Forças

Existem quatro forças básicas presentes no vôo 

SUSTENTAÇÃO , ARRASTO , TRAÇÃO , PESO

Texto extraido do site: http://www.if.ufrgs.br/tex/fis01043/20031/Andre/