Aerodinâmica

Estudo das forças que atuam sobre os corpos no ar

A aerodinâmica estuda as propriedades, as características e as forças dos fluidos gasosos e sua relação de interação com corpos sólidos.

Essa parte da dinâmica trabalha com o estudo de alguns conceitos como força de arrasto e de sustentação, que são variáveis que interferem tanto nos corpos estáticos quanto nos corpos em movimento.

Essencial para a criação de aeronaves e automóveis, o campo de estudo da aerodinâmica passou a ganhar importância com a indústria automobilística. Os princípios da aerodinâmica foram fundamentais para criar modelos com bom desempenho e que suportem a resistência do ar.

A lei da física que fundamenta os princípios da aerodinâmica é o Princípio de Bernoulli. Esse princípio relaciona a velocidade do fluxo do ar com a pressão correspondente. De acordo com esse princípio, quanto maior a velocidade de fluxo, menor será a pressão, e quando há o aumento da pressão, há a diminuição da velocidade de fluxo.

História da aerodinâmica

Embora conceitos fundamentais, como arrasto aerodinâmico, já tivessem sido estudados anteriormente, o estudo formal da aerodinâmica, no sentido moderno, teve início no século XVIII.

Os primeiros estudos da aerodinâmica foram direcionados para voos mais pesados que o ar. No entanto, através de análises matemáticas e experimentações, uma base racional foi formada para desenvolver uma série de outras tecnologias.

A partir de 1950, a aerodinâmica passou a ser estudada nos carros. Um dos motivos que impulsionou esse estudo foi a necessidade de uma solução para que os carros de corrida pudessem atingir alta velocidade sem perder a estabilidade.

A partir de então, ocorreu um grande avanço na área com o estudo dos aerofólios. O equipamento, usado para diminuir as turbulências do ar, é utilizado para dar estabilidade e bom desempenho nos carros, sobretudo, o esportivos de Fórmula 1.

Hidrodinâmica: aerofólios de Fórmula 1
Os carros de Formula 1 usam os aerofólios para criar estabilidade. (Foto: Wikipédia)

Conceitos básicos de aerodinâmica

As forças aerodinâmicas atuam sobre corpos que se deslocam no ar. Para entender aerodinâmica, é necessário compreender alguns conceitos fundamentais que se aplicam, sobretudo, na indústria automobilística e na engenharia aeroespacial.

Força de arrasto

Trata-se de uma força produzida sobre o corpo na direção e sentido do escoamento pela ação do atrito do ar com a superfície do corpo.

A força de arrasto é gerada quando o corpo está se movimentando e aumenta de acordo com a proporção da velocidade ou da forma do objeto.

Essa força é oposta ao sentido do movimento, logo, quanto maior for a resistência do objeto em relação ao ar, maior será o seu potencial aerodinâmico.

Em um voo, a força de arrasto é produzida pela resistência do ar. Oposta ao sentido do movimento, a tendência dessa força é puxar o avião para trás.

Força de sustentação

Trata-se da força que se contrapõe ao peso do objeto que está em movimento. Ela é produzida sobre o corpo na direção transversal ao escoamento.

A força de sustentação permite que o objeto se eleve e se mantenha estabilizado.

Para que isso ocorra é necessário que a força de sustentação seja igual ou maior ao peso do objeto.

Em um avião, a sustentação é gerada pela asa. As dimensões e o formato da asa da aeronave são fatores essenciais para a sustentação, no entanto, a velocidade do voo e altitude do avião também são importantes.

Peso

O peso é uma força que atua sempre na direção vertical, devido à força da gravidade. Por isso, para uma aeronave voar ela precisa gerar uma força maior do que seu próprio peso.

Empuxo

O empuxo é gerado quando uma certa quantidade de massa é expelida ou acelerada em uma direção e surge uma força na mesma direção, porém em sentido contrário.

Em um avião o empuxo é gerado por hélices ou turbinas com a finalidade de movimentar a aeronave para frente.

Hidrodinâmica: força de voo
Representação das forças de voo em um perfil aerodinâmico. (Foto: Wikipédia)

Princípio de Bernoulli

Esses conceitos encontram sustentação no Princípio de Bernouli, o qual traz a equação que trata da diferença de pressão do ar. Esse princípio explica que o aumento na velocidade do fluido ocorre ao mesmo tempo da diminuição da pressão.

No caso do avião, a pressão aérea que passa sobre as asas é menor que a que passa na parte inferior. Isso provoca uma força de baixo para cima capaz de sustentar a aeronave no ar.

Aplicação da aerodinâmica

A aerodinâmica possui várias aplicações diferentes. Conheça algumas delas:

  • Engenharia aeroespacialé fundamental na construção do design de veículos e no projeto de componentes mecânicos, além disso é utilizada para descrever as formas nas quais a circulação atmosférica e a mecânica de voo afetam os ecossistemas.
  • Engenharia estrutural – é usada para calcular cargas de vento em projetos de grandes edifícios e pontes com o objetivo de identificar a força que o ar exercerá sobre essas construções.
  • Arquitetura e Urbanismo – é essencial para desenvolver projetos seguros e que proporcionem conforto, pois através da aerodinâmica é possível criar microclimas urbanos e reduzir os efeitos da poluição.

Faça a referência deste conteúdo seguindo as normas da ABNT:

DIAS, Fabiana. Aerodinâmica; Guia Estudo. Disponível em

< https://www.guiaestudo.com.br/aerodinamica >. Acesso em 19 de novembro de 2019 às 01:14.

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