O que é Força de Elevação – Definição

Em geral, o elevador é uma força de elevação em uma asa ou aerofólio de aeronave. Existem várias maneiras de explicar como um aerofólio gera sustentação. Força de elevação

Equação de Bernoulli

Equação de Bernoulli; PrincípioA equação de Bernoulli pode ser considerada uma afirmação do princípio de conservação de energia apropriado para fluidos fluidos. É uma das equações mais importantes / úteis na mecânica de fluidos . Ele coloca em uma relação pressão e velocidade um fluxo incompreensível inviscível . A equação de Bernoulli tem algumas restrições em sua aplicabilidade, resumidas nos seguintes pontos:

  • sistema de fluxo constante,
  • a densidade é constante (o que também significa que o fluido é incompressível),
  • nenhum trabalho é feito sobre ou pelo fluido,
  • nenhum calor é transferido para ou a partir do fluido,
  • nenhuma mudança ocorre na energia interna,
  • a equação relaciona os estados em dois pontos ao longo de uma única linha de fluxo (não condições em duas linhas de fluxo diferentes)

Sob essas condições, a equação geral de energia é simplificada para:

Teorema de Bernoulli - Equação
Essa equação é a mais famosa da dinâmica de fluidos . A equação de Bernoulli descreve o comportamento qualitativo que flui fluido que geralmente é rotulado com o termo efeito de Bernoulli . Esse efeito causa a redução da pressão do fluido em regiões onde a velocidade do fluxo é aumentada. Esse abaixamento da pressão em uma constrição de um caminho de fluxo pode parecer contra-intuitivo, mas parece menos quando você considera a pressão como densidade de energia. No fluxo de alta velocidade através da constrição, a energia cinética deve aumentar à custa da energia de pressão. As dimensões dos termos na equação são energia cinética por unidade de volume.

 

Força de Elevação – Princípio de Bernoulli

Força de Levantamento - Lei de Newton
A terceira lei de Newton afirma que o levantamento é causado por uma deflexão do fluxo.

Em geral, o elevador é uma força de ação ascendente em uma asa ou aerofólio da aeronave . Existem várias maneiras de explicar como um aerofólio gera sustentação . Algumas teorias são mais complicadas ou matematicamente rigorosas do que outras. Algumas teorias demonstraram estar incorretas. Existem teorias baseadas no princípio de Bernoulli e há teorias baseadas diretamente na terceira lei de Newton .

A explicação baseada na terceira lei de Newton afirma que o levantamento é causado por uma deflexão do fluxo da corrente de ar atrás do aerofólio. O aerofólio gera sustentação ao exercer uma força descendente no ar à medida que passa. De acordo com a terceira lei de Newton, o ar deve exercer uma força ascendente no aerofólio . Esta é uma explicação muito simples.

Força de Elevação - Princípio de Bernoulli
De acordo com o princípio de Bernoulli, o ar em movimento mais rápido exerce menos pressão e, portanto, o ar deve exercer uma força ascendente no aerofólio (como resultado de uma diferença de pressão).

O princípio de Bernoulli combinado com a equação de continuidade também pode ser usado para determinar a força de sustentação em um aerofólio, se o comportamento do fluxo de fluido na vizinhança da película for conhecido. Nesta explicação, a forma de um aerofólio é crucial. A forma de um aerofólio faz com que o ar flua mais rapidamente por cima e por baixo. De acordo com o princípio de Bernoulli , o ar em movimento mais rápido exerce menos pressão e, portanto, o ar deve exercer uma força ascendente no aerofólio (como resultado de uma diferença de pressão).

O princípio de Bernoulli exige que o aerofólio tenha uma forma assimétrica . Sua área de superfície deve ser maior na parte superior do que na parte inferior. À medida que o ar flui sobre o aerofólio, ele é deslocado mais pela superfície superior do que por baixo. De acordo com o princípio da continuidade , esse deslocamento deve levar a um aumento na velocidade do fluxo (resultando em uma diminuição na pressão). A velocidade do fluxo é aumentada um pouco pela superfície inferior do aerofólio, mas consideravelmente menor do que o fluxo na superfície superior. A força de sustentação de um aerofólio, caracterizada pelo coeficiente de sustentação , pode ser alterada durante o vôo por alterações na forma de um aerofólio. O coeficiente de elevação pode, portanto, ser duplicado com dispositivos relativamente simples (flaps e slats ) se usado em toda a extensão da asa.O uso do princípio de Bernoulli pode não estar correto. O princípio de Bernoulli pressupõe incompressibilidade do ar, mas, na realidade, o ar é facilmente compressível. Mas existem mais limitações de explicações baseadas no princípio de Bernoulli. Existem duas explicações populares principais sobre o elevador:

  • Explicação baseada na deflexão descendente do fluxo – terceira lei de Newton
  • Explicação baseada em mudanças na velocidade e pressão do fluxo – Princípio da continuidade e princípio de Bernoulli

Ambas as explicações identificam corretamente alguns aspectos das forças de sustentação, mas deixam outros aspectos importantes do fenômeno inexplicáveis. Uma explicação mais abrangente envolve mudanças na velocidade do fluxo e deflexão para baixo e requer uma análise mais detalhada do fluxo.

Veja mais: Doug McLean, Entendendo a aerodinâmica: discutindo a partir da física real. John Wiley & Sons Ltd. 2013. ISBN: 978-1119967514

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