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:
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).
- Mesmo com ângulo de ataque zero, um aerofólio camberado tem a parte superior mais “curvada” que a inferior.
- O ar circula mais rápido sobre a parte de cima, gerando menor pressão ali (princípio de Bernoulli).
- Essa diferença de pressão empurra o aerofólio para cima → gera sustentação.
- Em teoria de fluxo ideal, a sustentação por unidade de envergadura vale
onde
é a circulação induzida pela forma assimétrica.
Conclusão: sustentação é não-zero.
Conclusão: sustentação é não-zero.
Passo 3
Agora, arrasto (drag).
- Em fluxo ideal, sem viscosidade, por D’Alembert não haveria arrasto de forma:
. - Mas na prática o ar tem viscosidade: surgem arrasto de pele (atrito viscoso) e de pressão (separação de fluxo).
- Mesmo no aerofólio camberado a zero ângulo, essas perdas viscosas não desaparecem.
- Logo, o arrasto real é não-zero.
Resposta
(a) Lift: não-zero
(b) Drag: não-zero
(b) Drag: não-zero