- A engenharia aeronáutica conta com muitos recursos para testar suas aeronaves antes de introduzi-las no mercado. A necessidade dos testes existe porque, antes de usar o produto final, é fundamental submetê-lo a diversos testes no sentido de ver como suportarão e como será seu desempenho.
Um dos testes feitos com aeronaves em projeção e finalizaçăo consiste em avaliar o desempenho das asas da aeronave e, para tal, essas são submetidas a linhas de fluxo canalizadas. Para esse caso, tem-se uma aeronave submetida a linhas de fluxo, as quais dividem-se entre a parte superior da asa e a inferior.
Qual é a descrição correta do fenômeno ao qual está submetida a aeronave e como seria possível calcular sua velocidade nesse caso?
Assinale a alternativa correta.
A. A asa da aeronave está sujeita somente às forças de Coriolis e, para calcular sua velocidade, deve-se usar as equações da cinemática.
B. A asa da aeronave está sujeita somente à força da gravidade e, para calcular sua velocidade, deve-se usar as equações da cinemática e Bernoulli.
C. A asa da aeronave está sujeita somente às forças magnéticas e, para calcular sua velocidade, deve-se usar as equações da continuidade e de Bernoulli.
D. A asa da aeronave está sujeita somente às forças de Coriolis e, para calcular sua velocidade, deve-se usar as equações da cinemática e Bernoulli.
E. A asa da aeronave está sujeita a uma diferença de pressão e, para calcular sua velocidade, deve-se usar as equaçōes da continuidade e de Bernoulli.
Um dos testes feitos com aeronaves em projeção e finalizaçăo consiste em avaliar o desempenho das asas da aeronave e, para tal, essas são submetidas a linhas de fluxo canalizadas. Para esse caso, tem-se uma aeronave submetida a linhas de fluxo, as quais dividem-se entre a parte superior da asa e a inferior.
A. A asa da aeronave está sujeita somente às forças de Coriolis e, para calcular sua velocidade, deve-se usar as equações da cinemática.
B. A asa da aeronave está sujeita somente à força da gravidade e, para calcular sua velocidade, deve-se usar as equações da cinemática e Bernoulli.
C. A asa da aeronave está sujeita somente às forças magnéticas e, para calcular sua velocidade, deve-se usar as equações da continuidade e de Bernoulli.
D. A asa da aeronave está sujeita somente às forças de Coriolis e, para calcular sua velocidade, deve-se usar as equações da cinemática e Bernoulli.
E. A asa da aeronave está sujeita a uma diferença de pressão e, para calcular sua velocidade, deve-se usar as equaçōes da continuidade e de Bernoulli.
Passo 1
O enunciado fala de um teste de aerodinâmica em que o ar flui sobre e sob a asa, criando duas linhas de fluxo distintas. O conteúdo que precisamos usar é mecânica dos fluidos, mais precisamente as equações da continuidade e de Bernoulli, para relacionar pressão e velocidade em diferentes pontos do fluxo.
Passo 2
O fenômeno observado é que, devido ao formato da asa, o ar passa mais rápido sobre a superfície superior e mais lento sob a inferior. Isso gera uma diferença de pressão entre essas duas regiões (princípio de Bernoulli), responsável pela sustentação. Em outras palavras, a asa está sujeita a uma diferença de pressão, não a forças de Coriolis, magnéticas ou apenas de gravidade.
Passo 3
Para calcular a velocidade do ar usamos duas ferramentas:
- Equação da continuidade, que expressa conservação de massa num escoamento incompressível:
onde
é a área da seção de fluxo e
é a velocidade em cada região.
- Equação de Bernoulli, que relaciona pressão e velocidade ao longo de uma linha de fluxo horizontal e sem atrito:
Comparando dois pontos (superior e inferior) temos
e, conhecendo a diferença de áreas ou de pressões, podemos isolar
.
Passo 4
Como identificamos que o correto é reconhecer a diferença de pressão na asa e usar as equações da continuidade e de Bernoulli para calcular a velocidade, a alternativa certa é a letra E.
Resposta
E. A asa da aeronave está sujeita a uma diferença de pressão e, para calcular sua velocidade, deve-se usar as equações da continuidade e de Bernoulli.