Air is flowing past a symmetrical airfoil at an angle of attack of
. Is the (a) lift and (b) drag acting on the airfoil zero or nonzero?
Passo 1
Beleza, então o que o enunciado pede é: “Um perfil simétrico (sem curvatura) está voando com ângulo de ataque de 5°. A gente quer saber se a força de sustentação (lift) e a força de arrasto (drag) são zero ou não.”
Conteúdo envolvido: aerodinâmica básica de perfis, coeficiente de sustentação e de arrasto. Vamos precisar lembrar que
Conteúdo envolvido: aerodinâmica básica de perfis, coeficiente de sustentação e de arrasto. Vamos precisar lembrar que
- Perfil simétrico só gera sustentação se tiver ângulo de ataque diferente de zero.
- Arrasto existe mesmo que o ângulo seja zero, porque sempre tem atrito e formação de vórtices.
Passo 2
Entendendo a sustentação (lift) no perfil simétrico:
Teoria básica: para um perfil simétrico, a curva de sustentação versus ângulo de ataque é uma reta que passa pela origem. Em notação,
Teoria básica: para um perfil simétrico, a curva de sustentação versus ângulo de ataque é uma reta que passa pela origem. Em notação,
onde
-
é o coeficiente de sustentação, -
é o “ganho” em por grau de ângulo de ataque, -
é o ângulo de ataque (aqui ), -
é o ângulo de ataque para o qual (para perfil simétrico, ).
Como
e
, temos
ou seja, um valor diferente de zero. Logo, a sustentação é não nula.
Passo 3
Entendendo o arrasto (drag):
Mesmo que o perfil fosse simétrico e fosse voar “tudo retinho” (ângulo zero), ele ainda sofreria arrasto de duas fontes principais:
Mesmo que o perfil fosse simétrico e fosse voar “tudo retinho” (ângulo zero), ele ainda sofreria arrasto de duas fontes principais:
- Atrito viscoso do ar na superfície (skin friction).
- Pequena separação de camada-limite e arrasto de pressão.
Portanto, o coeficiente de arrasto
nunca é zero na prática. Com ângulo de ataque de
ainda existe um aumento de arrasto devido à inclinação, mas em qualquer caso
. Logo, o arrasto também é não nulo.
Resposta
(a) Sustentação (lift): não zero
(b) Arrasto (drag): não zero
(b) Arrasto (drag): não zero