Neste primeiro capítulo, você vai aprender todos os conceitos básicos de física e matemática necessários para compreender a aerodinâmica do voo.

No estudo da física, a mecânica é a área que compreende o movimento dos corpos, bem como as forças que atuam sobre eles nos estados de repouso e de movimentação.

Para isso, inicialmente entenda os conceitos e aplicabilidades de velocidade, aceleração, massa, peso, densidade, força, potência, inércia, torque, trabalho, grandezas físicas, energia, pressão e fluidos.

• Velocidade: Distância por unidade de tempo.

As unidades de medidas de velocidades são:

Km/h: quilômetro por hora

Kt: milha náutica por hora (1,852 km/h)

Mph: milha terrestre por hora (1,609 km/h)

a) Velocidade Absoluta: Velocidade de um corpo em relação à superfície.
b) Velocidade Relativa: Velocidade de um corpo em relação a outro, também em movimento.

• Aceleração: Taxa de variação da velocidade.

• Massa: Quantidade de matéria contida em um corpo (invariável).
• Peso: Massa x Aceleração da gravidade (variável).
• Força: Capacidade de alterar um movimento.
• Densidade: Determina a quantidade de matéria que está presente em uma unidade de volume.

• Trabalho: Produto da força ou componente da força pelo seu deslocamento.

• Potência: Trabalho por unidade de tempo.

• Inércia: Propriedade física da matéria que considera que qualquer corpo em movimento retilíneo e uniforme ou em repouso, tende a se manter em movimento retilíneo e uniforme ou em repouso.

• Torque ou Momento: Capacidade de produzir rotação de um corpo.

• Grandezas físicas: Podem ser medidas quantitativamente ou qualitativamente.

a) Grandezas escalares: Necessita de um valor numérico e uma unidade para ser determinada.

b) Grandezas vetoriais: Necessita além do valor numérico, que representa a intensidade, como também uma representação espacial para determinar uma direção e um sentido.

• Energia: Capacidade de corpos e sistemas em realizar um trabalho.

• Pressão: Força por unidade de área.

a) Pressão Estática → Pressão do ar que não depende de qualquer movimento.

b) Pressão Dinâmica → Provocada pelo movimento de um corpo, pelo impacto do ar.

c) Pressão Total → Soma das duas pressões (Estática + Dinâmica).

• Fluídos: Substâncias ou corpos sem forma fixa, e que são capazes de fluir, como gases e líquidos.

E no estudo da matemática, você precisa compreender as razões de
proporcionalidade.

• Diretamente Proporcional: Termo matemático usado para indicar que uma grandeza varia de acordo com a variação de outra grandeza, no mesmo sentido.

• Inversamente Proporcional: Termo matemático usado para indicar que uma grandeza varia de forma contrária à variação de outra grandeza.

LEIS DE NEWTON

Sir Isaac Newton (1643-1727) foi um importante matemático e filósofo inglês que descreveu as três leis básicas sobre o movimento que atualmente são aplicadas à teoria de voo das aeronaves.

Entenda o funcionamento de cada uma delas, e de que forma são utilizadas na aviação de asas fixas;

1ª Lei de Newton – Lei da Inércia
Estabelece que um corpo em repouso permanecerá em repouso, e um corpo em movimento permanecerá se movendo com a mesma velocidade e direção. Esta proposição significa que na natureza nenhum corpo para ou se move sem que uma força externa atue sobre ele.

2ª Lei de Newton – Lei da Força
Estabelece que se uma força externa age sobre um corpo, que se move à velocidade constante, a alteração do movimento ocorre na direção de atuação da força.

3ª Lei de Newton – Lei da Ação e Reação
Estabelece que um corpo ao exercer uma força sobre outro corpo, este segundo corpo exercerá sobre o primeiro uma força em igual magnitude, porém, em direção oposta.

PRINCÍPIO DE BERNOULLI

O movimento de um fluído, pode ser laminar (quando o escoamento é liso e contínuo) ou turbulento (quando o escoamento for intermitente e assimétrico). E o estudo do escoamento dos fluídos tornou possível entender a equação da continuidade, que diz que quando há um fluído escoando em um canal, se houver um estreitamento a velocidade aumenta.

Neste contexto, o Princípio de Bernoulli explica como a pressão de um fluido pode variar com a velocidade do movimento. E estabelece que com o aumento da velocidade do fluido, a pressão sobre ele será diminuída.

Desta forma, é possível entender como a ação da pressão no extradorso de uma asa é inferior à do intradorso. Uma diferença de pressão que determina a sustentação da aeronave.

Na física, velocidade e pressão estática são elementos inversamente proporcionais, isto é, quando a velocidade aumenta, a pressão diminui. E vice-versa. Isso é o que nos diz o Teorema de Bernoulli, comprovado pelo sistema conhecido por Tubo de Venturi.

SISTEMA DE PITOT

O altímetro, velocímetro e o climb são instrumentos de uma aeronave que utilizam a variação de pressão do ar como referência para as suas indicações, e essa variação é captada através do tubo de pitot.

O sistema de pitot capta dois tipos de pressão, a pressão estática e a pressão dinâmica, que resulta na pressão total.

• Pressão Estática: No avião, as tomadas estáticas são responsáveis em captar a pressão estática, e em enviá-la para as linhas que alimentam os instrumentos. E, normalmente, são localizadas na fuselagem da aeronave.
  
• Pressão Dinâmica: É o resultado do movimento deste corpo, e pode variar com a altitude e com o vento relativo. De modo que, quanto mais rápido o vento relativo ou maior a densidade do ar, maior será a pressão dinâmica.

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