Define the planform area of a body subjected to external flow. When is it appropriate to use the planform area in drag and lift calculations?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado tá pedindo pra gente definir o que é “planform area” (área projetada) de um corpo em escoamento externo e dizer em que situação faz sentido usar essa área nos cálculos de arrasto e sustentação (lift). Isso é conteúdo de aerodinâmica básica: a gente vai precisar entender projeções de área, coeficientes aerodinâmicos e referência de área nos cálculos de força.
Passo 2
O que é planform area?
- Imagina que você olha pra um avião de cima. A silhueta que você vê (asa + fuselagem, só que normalmente só consideramos a asa) é a planform area, que em português a gente chama de “área de planta” ou “área em planta”.
- Em termos matemáticos, se o fluxo vem na direção
, a planform area é a área do corpo projetada no plano : - Essa área é usada como referência porque faz sentido medir força por área que “vê” o ar naquele sentido.
Passo 3
Por que a gente precisa desse conceito na teoria?
- Nas equações de sustentação (lift) e arrasto (drag) a gente define coeficientes:
Onde -
é a força de sustentação, -
é a força de arrasto, -
é a densidade do ar, -
é a velocidade do escoamento, -
é justamente a planform area.
-
Passo 4
Quando usar planform area nos cálculos?
- Lift (sustentação): Sempre que estivermos tratando de asas, perfis aerodinâmicos e superfícies de controle que geram sustentação, o
a usar no é a planform area. - Arrasto de superfícies que geram sustentação: O arrasto induzido e o arrasto total de uma asa também são normalizados por essa mesma
. - Quando não usar: Se for um corpo que não gera sustentação significativa (como um cilindro, fuselagem ou carro), normalmente a gente usa a área frontal
(projeção no plano - se o escoamento for em ) como referência para .
Resumindo: sempre que o corpo for uma superfície aerodinâmica cuja área em planta define a capacidade de gerar lift (e seu arrasto associado), a referência é a planform area. Se for só arrasto de obstáculo, usa-se área frontal.
Resposta
A planform area é a área projetada do corpo no plano perpendicular à direção do escoamento (por exemplo, a silhueta de cima de uma asa). Ela entra como referência nos coeficientes aerodinâmicos de sustentação e arrasto de superfícies que geram lift:
Usa-se planform area sempre que estivermos lidando com asas ou perfis aerodinâmicos. Para corpos genéricos sem sustentação, emprega-se a área frontal em vez disso.