domingo, 22 de março de 2009

Aviões . . . por que voam?

Introdução

Avião não é um tubo cilíndrico que voa, avião tem asas! É aí que está o segredo do porque avião se sustenta em vôo. Vamos desvendar esse segredo.

Conceitos básicos
Observe esse tubo de diâmetro variável, dentro do qual a água escoa.

Na parte estreita do tubo o fluxo de água é mais rápido do que nas partes mais largas, porque a mesma quantidade de água, no mesmo tempo, deve passar através de todas as secções.

Como a água sofre um aumento de velocidade ao penetrar na secção estreita, deve haver uma força que a faz correr mais depressa. Devido à sua inércia, um corpo material (sólido, líquido ou gasoso) não pode variar por si só a sua velocidade, isso requer a presença de forças agindo sobre ele. Lembre-se sempre do princípio da inércia.

Essa força só pode ser conseqüência da diferença de pressão entre a parte mais larga do tubo, à esquerda, e a parte central mais estreita. Assim, a pressão deve ser mais baixa nesta secção (a estreita) do que na outra (a larga).

De modo similar, quando a água penetra na parte larga, à direita, o movimento é retardado (a velocidade diminui ), e verificamos que a pressão se torna mais alta.

Esse fato pode ser verificado facilmente colocando-se tubos verticais sobre as três secções de nosso tubo horizontal. Esses tubos funcionarão como manômetros.

Durante o escoamento, a água no tubo central ficará em nível mais baixo, o que indica pressão mais baixa. O enunciado:

Onde a velocidade do fluido é menor, a pressão é mais alta e vice-versa, é conhecido como o Princípio de Bernoulli, físico suíço (1700-1782), que o descobriu.
Esse princípio é de caráter geral e se aplica a todas as espécies de movimentos de fluidos.

A asa do avião
Consideremos uma corrente de ar em torno da asa de um avião em vôo.

O perfil da asa, e as linhas de ar circulando ao redor dela são mostradas na figura. As asas têm uma forma tal, que a distância total percorrida pelo ar em sua face superior é maior que na inferior ¾ ela é abaulada. Assim, a velocidade do fluxo de ar sobre a asa tem de ser maior do que sob a mesma, o que origina na parte superior uma pressão mais baixa.

Essa diferença de pressão exercida sobre a face inferior da asa resulta numa força de baixo para cima, que sustenta o avião no ar (essas forças estão representadas por setas na ilustração acima). Para que essa força para cima seja suficientemente intensa para compensar o peso do avião, a velocidade dele em relação ao ar deve ser relativamente grande, o que se consegue através do impulso dado pelas hélices ou pelas turbinas a jato.



O helicóptero também tem asas, são móveis, são as pás do seu rotor. O que um helicóptero comum não tem, são hélices de impulsão. As hélices colocadas na parte posterior do helicóptero são apenas para impedir a rotação do corpo dele, em sentido oposto ao do rotor.

Divirta-se (e aprenda) construindo um modelo de asa de avião

Eis o material a ser utilizado:

Cartolina, tesoura, cola, linha de pesca, canudo de refresco e dois bastões de madeira.

Montagem

1. Corte uma tira de cartolina, de (10 x 30) cm.

2. Dobre a tira pela metade, vincando bem.

3. Passe cola ao longo de 1cm de uma das extremidades (face interna) e cole a uns 4cm da outra extremidade. A tira deverá ficar encurvada.

4. Faça furos na cartolina, para passar justo o canudo de refresco.

5. Cole o canudo na cartolina, mantendo-a encurvada.

6. Passe a linha de pesca pelo canudo e mantenha-a esticada puxando pelos bastões. Os bastões podem ser obtidos de um cabo de vassoura.

7. Vire o perfil da asa de avião contra o vento ( pode usar um ventilador) e ela subirá pelo fio. Procure a inclinação adequada do fio em relação ao vento.

Eis como voa um objeto mais pesado que o ar!

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