Na verdade, parece um milagre. Uma máquina alada pesando dezenas e até centenas de toneladas, superando a gravidade, facilmente se eleva e voa no céu como um pássaro. Qual é a força que a mantém no ar?
Instruções
Passo 1
Um pouco de historia
Em 1738, o cientista suíço Daniel Bernoulli desenvolveu uma lei com seu nome. De acordo com essa lei, com o aumento da vazão de um líquido ou gás, a pressão estática neles diminui e vice-versa, com a diminuição da velocidade, ela aumenta.
Em 1904, o cientista russo N. E. Zhukovsky desenvolveu um teorema sobre a força de elevação que atua em um corpo em um fluxo plano-paralelo de gás ou líquido. De acordo com este teorema, um corpo (asa) localizado em um meio líquido ou gasoso em movimento é submetido a uma força de elevação, cujo valor depende dos parâmetros do meio e do corpo. O principal resultado do trabalho de Zhukovsky foi a fórmula do coeficiente de sustentação.
Passo 2
Força de levantamento
O perfil da asa do avião é assimétrico, sua parte superior é mais convexa que a inferior. Quando a aeronave se move, a velocidade do fluxo de ar que passa do topo da asa é maior do que a velocidade do fluxo que passa da parte inferior. Como resultado disso (de acordo com o teorema de Bernoulli), a pressão do ar sob a asa da aeronave torna-se maior do que a pressão acima da asa. Devido à diferença nessas pressões, surge uma força de elevação (Y), empurrando a asa para cima. Seu valor é:
Y = Cy * p * V² * S / 2, onde:
- Cy - coeficiente de sustentação;
- p é a densidade do meio (ar) em kg / m³;
- S - área em m²;
- V é a velocidade do fluxo em m / s.
etapa 3
Sob a influência de diferentes forças
Várias forças atuam em uma aeronave em movimento no espaço aéreo:
- a força de impulso do motor (hélice ou jato) empurrando a aeronave para a frente;
- resistência frontal direcionada para trás;
- a força da gravidade da Terra (peso da aeronave), dirigida para baixo;
- levante empurrando o avião para cima.
O valor de sustentação e arrasto depende do formato da asa, do ângulo de ataque (o ângulo em que o fluxo encontra a asa) e da densidade do fluxo de ar. Este último, por sua vez, depende da velocidade da aeronave e da pressão atmosférica do ar.
Passo 4
Conforme a aeronave acelera e sua velocidade aumenta, a sustentação aumenta. Assim que ultrapassar o peso do avião, ele decola. Quando a aeronave se move horizontalmente a uma velocidade constante, todas as forças estão equilibradas, o resultado (força total) é zero.
A forma da asa é escolhida de forma que o arrasto seja o mais baixo possível e a sustentação seja o mais alta possível. A sustentação pode ser aumentada aumentando a velocidade de deslocamento e a área da asa. Quanto maior a velocidade do movimento, menor pode ser a área da asa e vice-versa.
