A FÍSICA DO AVIÕES
CRISTIANE STEGEMANN
Após uma tentativa fracassada de fazer voar um helicóptero,
Santos Dumont construiu em julho de 1906 uma máquina
híbrida, um avião unido a um balão de hidrogênio. Como o
balão utilizado foi o N° 14, o híbrido recebeu o nome de 14-bis.
A Física!!!
Quatro forças aerodinâmicas fundamentais:
A: Sustentação
C: Peso
B: Tração (Empuxo)
D: Arrasto
Aerodinâmica: parte da ciência que estuda a
dinâmica dos corpos que se movem dentro de
fluidos como o próprio ar e outros gases, sendo
um ramo importante da mecânica dos fluidos.
Leis da Aerodinâmica
Fr ∝ ρAv.v
Fr: Força aerodinâmica resultante
ρ : Densidade do fluido
A: Área
V: Velocidade
Leis da Aerodinâmica
S: Força de sustentação
CL: Coeficiente de sustentação
R: Força de arrasto
CR: Coeficiente de arrasto
Leis da Aerodinâmica
Discussão!
Leis da Aerodinâmica
Polar de Arrasto: curva que
mostra a relação entre os
coeficientes de sustentação
(CL) e arrasto (CD)
Leis da Aerodinâmica
CR: coeficiente de Arrasto
CR0: Depende da viscosidade do ar
O segundo termo é o chamado “arrasto induzido” e surge nas asas devido à
sustentação. Ele surge com a diferença de pressão do ar no qual o ar de baixo
(pressão maior) é empurrado para cima (onde a pressão é menor), o que
acaba provocando um redemoinho (turbulência) que contribui para o arrasto
A razão de aspecto Ar é a razão entre o quadrado da envergadura s2 e a área
da asa A, ou seja, Ar = s2/A.
O fator de eficiência e depende de como a sustentação varia ao longo do
comprimento da asa. A maioria dos aviões atuais possui e < 1.
Leis da Aerodinâmica
Leis da Aerodinâmica
Leis da Aerodinâmica - Winglets
Leis da Aerodinâmica - Winglets
Leis da Aerodinâmica
L: Força de Sustentação
D: Força de Arrasto
Ângulo de Ataque
O ângulo de ataque é o ângulo da
asa em relação ao ar que se
aproxima - é ele que determina a
espessura da fatia de ar que a asa
está atravessando. Por determinar
essa fatia, o ângulo de ataque
também dita a sustentação que a
asa gera (embora este não seja o
único fator).
Ângulo de Ataque
Discussão!
Assuntos a serem discutidos*
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Origem do primeiro avião (Santos Dumont);
Importância da aviação nas Guerras Mundiais;
Newton e o estudo da mecânica de fluidos;
Bernoulli;
Diagrama de forças;
Tipos de asas;
Aviões supersônicos;
Ônibus espaciais;
...
Referências
• http://hangardoheinz.blogspot.com
• http://www.algosobre.com.br/fisica/aerodinamica.html
• http://www.engbrasil.eng.br/index_arquivos/polar.pdf - Método
analítico para o traçado da polar de arrasto de aeronaves leves
subsônicas aplicações para a competição Sae-Aerodesign.
• http://www.sbfisica.org.br/rbef/pdf/313605.pdf - Como Santos
Dumont inventou o avião. Revista Brasileira de Ensino de Física
(2009).
• http://ciencia.hsw.uol.com.br/avioes12.htm
• http://143.107.135.40/fne/Vol7/Num2/v13a07.pdf - A física do Vôo
em sala de aula. Física na escola (2006).