Os aviões estão entre as invenções mais incríveis. Um Boeing 747, por exemplo, pode levar 600 pessoas - e pesa quase 400 toneladas quando está abastecido para a decolagem. Mesmo assim, ele percorre a pista e, como num passe de mágica, se levanta no ar e pode voar quase 13.000 km sem parar. É impressionante, não?
Para entender o que faz um 747 - ou qualquer outra aeronave - voar, aperte o cinto e continue lendo. Este artigo explica a teoria do vôo e analisa as diferentes peças de um avião -e de quebra ainda sugere links ótimos para obter mais informações.
2 - Forças aerodinâmicas
Antes de aprender como as asas mantêm os aviões no ar, é importante compreender as quatro forças básicas da aerodinâmica: sustentação, peso, empuxo e arrasto.
A = Sustentação
B = Empuxo
C = Peso
D = Arrasto
Vôo em linha reta e nivelado
Para um avião voar em linha reta e nivelado as seguintes relações devem ser verdadeiras:
Empuxo = Arrasto
Sustentação = Peso
Se o arrasto superar o empuxo, o avião vai perder velocidade. Se o empuxo aumentar e superar a força de arrasto, o avião vai acelerar.
Da mesma forma, se a sustentação for menor que o peso do avião, o avião descerá. Ao aumentar a sustentação, o piloto faz o avião subir.
Empuxo
O empuxo é uma força aerodinâmica que deve ser criada para que o avião supere o arrasto (observe que o empuxo e o arrasto atuam em sentidos opostos na figura acima). Os aviões geram empuxo usando hélices, motores a jato ou foguetes. Na figura acima, o empuxo provém de uma hélice - que funciona como uma versão muito potente de um ventilador doméstico puxando o ar pelas lâminas.
Agora, vejamos o arrasto.
3 - Arrasto
O arrasto é uma força de resistência ao movimento de um objeto num fluido (como o ar - a água também é um fluido). Uma forma de sentir o efeito do arrasto é colocar (com cuidado) sua mão para fora da janela de um carro em movimento. O arrasto que sua mão produz depende de alguns fatores, como o tamanho de sua mão, a velocidade do carro e a densidade do ar. Desacelerando o carro, você nota que o arrasto em sua mão também diminui.
Esportes têm bons exemplos do efeito do arrasto. Pilotos de moto se abaixam nas retas para ganhar velocidade (e erguem o torso nas freadas para aproveitar o arrasto). Esquiadores da modalidade downhill nas Olimpíadas de Inverno se agacham sempre que podem, para ficar "menores" e reduzir o arrasto que produzem, acelerando mais rápido montanha abaixo.
É para reduzir o arrasto que logo após a decolagem um avião de passageiros recolhe o trem de pouso, guardando-o na fuselagem (o corpo) do avião. Assim como o esquiador e o piloto de moto, o piloto do avião quer tornar a aeronave o menor possível para reduzir o arrasto. A quantidade de arrasto produzida pelo trem de pouso de um jato é tamanha que, em velocidade de cruzeiro, o trem de pouso seria arrancado do avião.
Mas e as outras duas forças aerodinâmicas - peso e sustentação?
4 - Peso e sustentação
Este é fácil. Todo objeto na Terra tem um peso (incluindo o ar). Um 747 pode pesar 395 toneladas - e mesmo assim consegue decolar (veja a tabela ao lado para mais especificações do 747).
Fatos sobre o 747-400:
- comprimento: 232 pés (~ 71 metros)
- altura: 63 pés (~ 19 metros)
- envergadura: 211 pés (~ 64 metros)
- área de asa: 5.650 pés quadrados (~ 525 metros quadrados)
- peso máx. decolagem: 870.000 libras (~ 394.625 kg)
- peso máx. aterrissagem: 630.000 libras (~ 285.763 kg)
(explica por que os aviões precisam despejar combustível durante pousos de emergência)
- motores: quatro motores turbojato, com 57.000 libras de empuxo cada um
- capacidade de combustível: até 57.000 galões (~ 215.768 litros)
- alcance máximo: 7.200 milhas náuticas (~ 13.000 km)
- velocidade de cruzeiro: 490 nós (~ 900 km/h)
- distância de decolagem: 10.500 pés (~ 3.200 metros)
Sustentação
Sustentação é a força aerodinâmica que mantém um avião no ar. Provavelmente é a mais complicada das quatro para explicar sem usar muita matemática. Nos aviões, grande parte da sustentação necessária para manter o avião no ar é criada pelas asas (embora parte seja criada por outras peças da estrutura).
Um conceito fundamental na aerodinâmica é a idéia de que o ar é um fluido. Vamos analisar esse conceito mais atentamente.
5 - Algumas considerações sobre fluidos
Como mencionamos, um dos principais conceitos na aerodinâmica é a idéia de que o ar é um fluido. Como todos os gases, o ar flui e se comporta de maneira similar à água e outros líquidos. Mesmo que ar, água e mel possam parecer substâncias totalmente diferentes, todas obedecem ao mesmo conjunto de relações matemáticas. Na verdade, os testes básicos de aerodinâmica às vezes são realizados debaixo d'água.
Outro conceito importante é o fato de que a sustentação existe apenas na presença de um fluido em movimento. Isso também se aplica para o arrasto.
Não importa se o objeto está parado e o fluido em movimento, ou se o fluido está parado e o objeto se movendo. O que realmente importa é a diferença relativa de velocidade entre o objeto e fluido.
Conseqüentemente, não se pode criar sustentação ou arrasto no espaço (onde não existe fluido). Isso explica por que uma nave espacial não tem asas, a menos que passe algum tempo no ar. O ônibus espacial é um bom exemplo de espaçonave que passa grande parte de seu tempo no espaço, onde não existe ar para criar a sustentação. Entretanto, quando o ônibus retorna à atmosfera terrestre, suas asas espessas produzem sustentação suficiente para permitir que o ônibus plane até aterrissar.
(continua...)
Fonte: howstuffworks.com
Nenhum comentário:
Postar um comentário