Aerodinâmica

A aerodinâmica é uma área da Física que tem como objeto de estudo o movimento do ar. Para isso, ela emprega o princípio de Bernoulli, força de arrasto, força de sustentação, força peso e força empuxo na compreensão do fluxo de ar ao redor e no interior de corpos em movimento.

Leia também: Hidrodinâmica — a área de estudo da Física que investiga os fluidos ideais em movimento

Resumo sobre a aerodinâmica

• A aerodinâmica é a área da Física que tem como objeto de estudo o movimento do ar.
• A aerodinâmica é separada em duas áreas de investigação do fluxo de ar: a aerodinâmica interna e aerodinâmica externa.
• No estudo da aerodinâmica empregamos o princípio de Bernoulli, a força de arrasto, a força de sustentação, a força peso e a força empuxo.
• A aerodinâmica é aplicada amplamente nas construções arquitetônicas e de engenharia, além de carros e aviões.

O que é aerodinâmica?

A aerodinâmica é a parte da mecânica dos fluidos, da Física, destinada à investigação do movimento dos gases, principalmente do ar em volta e dentro dos corpos dinâmicos.

Tipos de aerodinâmica

A aerodinâmica é dividida em interna e externa.

• Aerodinâmica interna: investiga o fluxo de ar no interior dos componentes materiais, como motores a jato e turbinas.
• Aerodinâmica externa: investiga o fluxo de ar no exterior dos componentes materiais, como ao redor das asas das aeronaves e pás das hélices das turbinas eólicas.

Conceitos de aerodinâmica

Na aerodinâmica empregamos conceitos da mecânica, hidrostática e hidrodinâmica, como o princípio de Bernoulli, a força de arrasto, a força de sustentação, a força peso e a força empuxo.

→ Princípio de Bernoulli

O princípio de Bernoulli é o princípio que estabelece que em uma linha de fluxo de um fluido ideal, com mesma altura e massa específica, a velocidade de escoamento desse fluido aumenta à medida que a sua pressão diminui.

Veja também: Equação de Bernoulli — a representação matemática do princípio de Bernoulli

→ Força de arrasto

A força de arrasto, ou força de resistência do ar, é a força que se opõe ao movimento de corpos no interior de fluidos – gases ou líquidos –, diminuindo a velocidade de queda e submersão.

→ Força de sustentação

A força de sustentação é a força que age nos corpos no interior de fluidos – gases ou líquidos – perpendicular à superfície de contato entre o corpo e o fluido, sustentando-os e estabilizando-os.

Quando a força de sustentação é igual à força peso, o corpo permanece na mesma posição. Quando a força de sustentação é maior que a força peso, o corpo ascende, e quando a força de sustentação é menor que a força peso, o corpo descende.

→ Força peso

A força peso é a força vertical para baixo, que tende a atrair os corpos para o centro do corpo massivo, em razão do seu campo gravitacional. Para saber mais detalhes sobre a força peso, clique aqui.

→ Força empuxo

A força empuxo é uma força vertical para cima, na direção oposta à força peso, que age nos corpos no interior de fluidos – gases ou líquidos –, variando com a massa do fluido deslocado pelo corpo e a aceleração da gravidade.

Quando a força empuxo é igual à força peso, o corpo permanece na mesma posição. Quando a força empuxo é maior que a força peso, o corpo flutua. E quando a força empuxo é menor que a força peso, o corpo afunda. Para saber mais detalhes sobre a força empuxo, clique aqui.

Aplicações da aerodinâmica

Existem diversas aplicações da aerodinâmica, sendo a maior parte delas na arquitetura e engenharia. É empregada no estudo e desenvolvimento de automóveis, aeronaves, submarinos, foguetes,vestuário esportivo, turbinas eólicas, edifícios e muito mais. Abaixo descrevemos a importância da aerodinâmica nos carros e aviões.

→ Aerodinâmica nos carros

A aerodinâmica é de suma importância na fabricação de aerofólios e automóveis, principalmente carros de corrida e esportivos, já que o estudo da aerodinâmica permite que eles sejam construídos com a maior estabilidade, maior velocidade e menor intensidade da turbulência do ar.

→ Aerodinâmica nos aviões

A aerodinâmica também é muito importante na fabricação de foguetes, aeronaves, aeroplanos, asas e seus componenetes mecânicos, já que o estudo da aerodinâmica permite que eles sejam construídos para terem a maior estabilidade, maior velocidade, menor intensidade da turbulência do ar e a melhor sustentação no ar, de modo, por exemplo, que o fluxo de ar embaixo da asa seja menor e em cima da asa seja maior.

Crédito de imagem

^[1] Jay Hirano / Shutterstock

Fontes

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Gravitação, Ondas e Termodinâmica (vol. 2). 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Fluidos, Oscilações e Ondas, Calor (vol. 2). 5 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2015.