Air is flowing past a nonsymmetrical airfoil at zero angle of attack. Is the (a) lift and (b) drag acting on the airfoil zero or nonzero?

Passo 1

Beleza, o enunciado diz: “Um fluxo de ar passa por um aerofólio não simétrico (com camber) com ângulo de ataque zero. Será que (a) a sustentação (lift) e (b) o arrasto (drag) sobre ele são zero ou não-zero?”
Conteúdo: aerodinâmica de asas, geração de sustentação e arrasto.
O que vamos precisar:
  • Conceito de aerofólio simétrico vs. não simétrico (camber).
  • Noções básicas de pressão e velocidade (princípio de Bernoulli).
  • Teorema de Kutta–Joukowski (lift via circulação).
  • Noções de arrasto real (viscosidade) e D’Alembert (fluxo ideal).

Passo 2

Primeiro, sustentação (lift).
  1. Mesmo com ângulo de ataque zero, um aerofólio camberado tem a parte superior mais “curvada” que a inferior.
  2. O ar circula mais rápido sobre a parte de cima, gerando menor pressão ali (princípio de Bernoulli).
  3. Essa diferença de pressão empurra o aerofólio para cima → gera sustentação.
  4. Em teoria de fluxo ideal, a sustentação por unidade de envergadura vale
L' = rho,Vinfty,Gamma,
onde é a circulação induzida pela forma assimétrica.
Conclusão: sustentação é não-zero.

Passo 3

Agora, arrasto (drag).
  1. Em fluxo ideal, sem viscosidade, por D’Alembert não haveria arrasto de forma: .
  2. Mas na prática o ar tem viscosidade: surgem arrasto de pele (atrito viscoso) e de pressão (separação de fluxo).
  3. Mesmo no aerofólio camberado a zero ângulo, essas perdas viscosas não desaparecem.
  4. Logo, o arrasto real é não-zero.

Resposta

(a) Lift: não-zero
(b) Drag: não-zero

Exercícios relacionados