Professor Paulo Lemos
Ciências da Natureza e
Suas Tecnologias
FÍSICA
nº
DINÂMICA DO AVIÃO
10
TURBULÊNCIA
SUMIÇO DE AVIÃO COM 239 PESSOAS NA
ÁSIA PODE SER MAIOR DESASTRE AÉREO DA DÉCADA
Por BBC Brasil
Como o avião pode perder a sustentação no ar.
Turbulência não derruba avião. Os jatos modernos são projetados
para resistir a ela. Você já ouviu esse discurso? É uma meia-verdade. Um
levantamento feito pela Federal Aviation Administration (FAA), agência do
governo americano que estuda a segurança no ar, revela que entre 1992
e 2001 houve 115 acidentes fatais em que a turbulência esteve envolvida,
deixando 251 mortos. Os aviões têm instrumentos que permitem detectar
com antecedência as zonas turbulentas, dando tempo para desviar, mas
isso nem sempre é possível: existe um tipo de turbulência, a “de ar limpo”,
que não é captada pelos instrumentos da aeronave. Felizmente, é rara:
só causou 2,88% dos acidentes fatais.
Aerodinâmica para principiantes
massa de ar
uniforme
Como se voa (e não se voa)
área de
turbulência
massa de ar
turbulência
http://i0.statig.com.br/bancodeimagens/57/ja/md/57jamdvy9b
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Último acidente maior foi registrado em 2003, quando um avião
militar iraniano cai no sul do país matando todas as 276 pessoas a bordo,
no sexto mais grave desastre aéreo da história. Na hipótese provável de
se confirmar a morte das 239 pessoas a bordo do avião da Malaysian
Airlines que desapareceu no Mar do Sul da China, este será o pior
desastre aéreo dos últimos dez anos.
PRINCIPAIS CAUSAS DE ACIDENTES AÉREOS
DESPRESSURIZAÇÃO
Quando as máscaras caem.
Quanto mais alto você está, mais rarefeito é o ar. Com menos
resistência do ar, o avião consegue voar muito mais depressa - e
gasta bem menos combustível. É por isso que os aviões comerciais
voam bem alto, a 11 km de altura. O problema é que, nessa altitude,
a pressão atmosférica é muito baixa (veja no infográfico abaixo). Não
existe ar suficiente para respirar. Por isso, os aviões têm um sistema que
comprime o ar atmosférico e joga dentro da cabine: a pressurização. A
despressurização da aeronave pode provocar acidentes.
Garrafa de pressão
metros
Porque é difícil respirar a bordo
fora: 0,2 atm
8 mil
7 mil
6 mil
5 mil
4 mil
3 mil
2 mil
1000
0
Quando o avião
está pousado,
a pressão é a mesma
dentro e fora da
cabine: cerca de 1
atmosfera, ou atm,
2 atm
Na altitude de
cruzeiro, a pressão
do ar fora da cabine é
muito baixa: 0,2 atm,
Mas não dá para
manter a cabine a
1 atm, pois o avião
explodiria. Por isso, a
cabine é pressurizada
a apenas 0,6 atm.
2
O formato da asa
direciona o ar, fazendo-o
pousar mais depressa por
cima. O ar que vai para
debaixo das asas fica mais
tempo, e por isso “dura”
mais tempo – sustentando
o avião no céu.
Na turbulência, isso
não acontece. Correntes
de vento e diferenças
de pressão fazem
a sustentação oscilar.
A aeronave treme e
chacoalha enquanto voa
por esse ar bagunçado.
ar mais
lento
pressão
uniforme
(sustentação)
ar mais
rápido
correntes
de ar
alternadas
pressão
irregular
PANE HIDRÁULICA
por Bruno Garattoni e Sylvia Estrella (Super Interessante)
9 mil
1
dentro:
0,6 atm
(equivalente
a respirar na
cidade do
México, que
tem 2,4 km
de altitude)
Existe um encanamento que corre por toda a fuselagem. Se ele
furar, as consequências podem ser terríveis. Os controles do avião
dependem do sistema hidráulico - uma rede de canos que liga o cockpit
às partes móveis do avião. Esses canos estão cheios de fluido hidráulico,
uma espécie de óleo. Quando o piloto dá um comando (virar para a
esquerda, por exemplo), um sistema de bombas comprime esse óleo
- e o deslocamento do líquido movimenta as chamadas superfícies de
controle. São as peças que controlam a trajetória do avião, como o leme
e os flaps. O sistema hidráulico é tão importante, mas tão importante, que
os aviões modernos têm nada menos do que três: um principal e dois de
reserva. Por isso mesmo, a pane total é muito rara, mas pode ocorrer.
•
De acordo com o texto acima, responda às seguintes questões
abaixo:
1.
Os lemes do avião são
controlados por dutos
hidráulicos e acionados
pelo piloto.
O aumento de pressão em
todas as partes do fluido
armazenado nos dutos está
relacionado ao princípio de:
A) Pascal.
B) Newton.
C) Torricelli. D) Arquimedes.
E) Galileu
estabilizador
horizontal
profundor
Ciências da Natureza e
Suas Tecnologias
2.
Turbulência térmica
Algumas pessoas que pretendem fazer um piquenique param
no armazém no pé de uma montanha e compram comida,
incluindo sacos de salgadinhos.
COMO OCORRE A TURBULÊNCIA
AR FRIO
AR QUENTE SOBE
AR FRIO
AR QUENTE
Do ponto de vista físico trata-se
apenas da alteração do fluxo do
ar na asa, que é sentida no voo
através de solavancos que podem
alterar a altitude da aeronave
EXEMPLO DE TURBULÊNCIA TÉRMICA:
Deslocamento vertical de bolsas de ar
quente (térmico) que se desprendem
das superfícies mais quentes na área
(polos arados, arenosos, rochas,
superfícies asfaltadas/cimentadas e
aglomerados urbanos)
AR QUENTE
AR QUENTE
Elas sobem a montanha até o local do piquenique. Quando
descarregam o alimento, observam que os sacos de
salgadinhos estão inflados como balões. Por que isso ocorre?
A) Porque, quando os sacos são levados para cima da montanha,
a pressão atmosférica nos sacos é aumentada.
B) Porque a diferença entre a pressão do ar dentro dos sacos e
a pressão reduzida fora deles gera uma força resultante que
empurra o plástico do saco para fora.
C) Porque a pressão atmosférica no pé da montanha é menor que
no alto da montanha.
D) Porque quanto maior a altitude maior a pressão.
E) Porque a diferença entre a pressão do ar dentro dos sacos e a
pressão aumentada fora deles gera uma força resultante que
empurra o plástico para dentro.
3.
Analise os itens abaixo referentes à turbulência e assinale
o verdadeiro.
A) O ar quente sobe por ser mais denso do que o ar frio.
B) O ar frio desce devido ao vácuo deixado pelo avião.
C) O avião treme, pois no ar quente, suas moléculas estão mais
afastadas.
D) O movimento do ar se deve à diferença de densidade do ar,
devido à diferença de temperatura.
E) O avião treme, devido ao seu grande peso.
5.
Conforme aumenta a altitude de um avião, a pressão
atmosférica em torno dele diminui. Da mesma forma,
quando diminui sua altitude, a pressão atmosférica à sua
volta aumenta.
O avião alça voo devido às reações aerodinâmicas que
acontecem quando o ar passa em alta velocidade pela asa.
Quando o ar passa pela asa é forçado a passar por cima e
por baixo desta. O comprimento da asa é maior na parte
superior e segundo as leis da aerodinâmica, o fluxo do ar
torna-se mais rápido para compensar a maior distância a
ser tomada, o que diminui, sensivelmente, a pressão do ar
sobre a asa. A diferença entre a pressão sob e sobre as asas
cria a sustentação necessária para o voo.
Altitude x Pressão – Atmosfera Padrão
100000
90000
20
80000
30
70000
30
30
60000
30
100
50000
150
40000
200
226
250
30000
300
400
500
20000
600
700
800
20
30
40
50
70
100
150
200
226
250
300
400
500
600
700
800
850
850
10000
900
900
950 1000
10132
950
10132 86881 78244 72177 67507 60504 53083 44647 38662 36091 33999 30065 23574 18289 13801 9882 6394 4781 3243 1173
Fluxo de ar
Menor velocidade
Maior pressão
Essa força de sustentação mantém o avião em voo horizontal,
pois tem intensidade:
A) Igual a do peso do avião.
B) Ligeiramente maior do que o peso do avião.
C) Menor do que o peso do avião.
D) Ora maior, ora menor do que o peso do avião.
E) Muito superior ao peso do avião.
4.
364
0
O que ocorreria com o avião se a pressão no seu interior se
mantivesse a 1atm, quando em voo de cruzeiro.
A) Explodiria.
B) Implodiria.
C) Ficaria em turbulência.
D) Perderia altitude.
E) Ganharia altitude.
FB no Enem – Nº 9 – Professor: Adriano Bezerra
01
02
03
04
05
C
D
C
C
B
Turbulência é o nome dado à movimentação do ar em grandes
altitudes e que faz com que o avião balance. Basicamente,
a turbulência acontece quando existe uma mudança brusca
na temperatura, na velocidade ou na pressão do ar.
2
0
1000 10132
FB NO ENEM
OSG: 080838/14 - Erbínio: 08/04/2014 – Rev.: Amélia
Sustentação
Maior velocidade
Menor pressão