Explique por que aviōes conseguem voar com base na equaçāo de Bernoulli.
Passo 1
O enunciado pede para explicar por que aviões conseguem voar usando a equação de Bernoulli. O conteúdo aqui é mecânica dos fluidos, mais especificamente a relação entre velocidade e pressão em um escoamento estacionário e incompressível.
Passo 2
A equação de Bernoulli para um fluido incompressível e em escoamento estável ao longo de uma mesma linha de fluxo é
onde
é a pressão,
a densidade do ar,
a velocidade local,
a aceleração da gravidade e
a altura. Em uma asa de avião podemos desprezar a variação de altura (
constante), reduzindo para
Passo 3
A geometria do perfil da asa (airfoil) faz com que o ar que passa sobre a “curvatura superior” percorra um caminho ligeiramente mais longo e, portanto, se mova com velocidade
maior que a do ar sob a asa
.
Pela equação de Bernoulli, maior velocidade implica menor pressão. Assim, para dois pontos no mesmo instante acima e abaixo da asa vale
Pela equação de Bernoulli, maior velocidade implica menor pressão. Assim, para dois pontos no mesmo instante acima e abaixo da asa vale
e rearranjando obtemos a diferença de pressão
Como
, segue
, ou seja, a pressão de baixo para cima é maior, gerando uma força de empuxo para cima.
Passo 4
O empuxo (sustentação) total
sobre a asa surge da integração dessa diferença de pressão na área
da superfície:
Se
supera o peso da aeronave, ela se mantém em voo.
Passo 5
Esse argumento baseia-se em fluxo ideal (incompressível e sem viscosidade) e numa visão simplificada do perfil. Na prática entram em cena ainda a circulação do escoamento e efeitos de viscosidade, mas o princípio de Bernoulli já captura a origem básica da sustentação.
Resposta
A asa curva faz o ar passar mais rápido em cima e mais lento embaixo; pela equação de Bernoulli isso cria pressão maior embaixo e menor em cima, resultando num empuxo que sustenta o avião.