Air is flowing past a symmetrical airfoil at an angle of attack of 5^circ. 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
  • 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,
CL = a;(alpha - alphaL0)
onde
  • CL = a,(5° - 0°) = 5a 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:
  1. Atrito viscoso do ar na superfície (skin friction).
  2. 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

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