{"id":11939,"date":"2014-01-13T08:17:00","date_gmt":"2014-01-13T10:17:00","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-30T03:00:00","slug":"a-fisica-nas-aeronaves","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www2.ifsc.usp.br\/portal-ifsc\/a-fisica-nas-aeronaves\/","title":{"rendered":"A f\u00edsica nas aeronaves"},"content":{"rendered":"

“Como \u00e9 poss\u00edvel que um avi\u00e3o voe?”, voc\u00ea j\u00e1 deve ter se perguntado. Afinal de contas, a maioria de n\u00f3s sabe que, quando um objeto \u00e9 mais pesado que o ar, a tend\u00eancia \u00e9 que ele fique quietinho no ch\u00e3o. No entanto, a curiosidade que sempre moveu os homens foi uma das respons\u00e1veis por ter feito com que ele, ao longo do tempo, acumulasse conhecimentos dos fen\u00f4menos da natureza e, atrav\u00e9s deles, criasse tecnologias e m\u00e1quinas capazes de fazer algumas “m\u00e1gicas”, entre elas, a de que um objeto t\u00e3o pesado (um avi\u00e3o comercial pesa em torno de 227 toneladas) fosse capaz de permanecer nos ares.<\/p>\n

\"Chico-avio\"Nesse aglomerado de conhecimentos, as leis da f\u00edsica tiveram grande import\u00e2ncia para que m\u00e1gicas como essa pudessem ser realizadas. No caso das aeronaves, as tr\u00eas leis de Newton, que descrevem os movimentos dos objetos em termos de for\u00e7as, foram de fundamental import\u00e2ncia. Descobriu-se, em primeiro lugar, que existem duas for\u00e7as com as quais precisamos “lutar” para conseguir voar: a for\u00e7a da gravidade, que faz com que os corpos caiam e mantenham-se “presos” ao ch\u00e3o, e as for\u00e7as de atrito, que fazem os corpos parar e s\u00e3o sempre contr\u00e1rias \u00e0 dire\u00e7\u00e3o de qualquer movimento. “No caso de um avi\u00e3o em contato com o ar, a for\u00e7a de atrito, tamb\u00e9m chamada de for\u00e7a de arrasto, impedir\u00e1 que ele se mova para frente. Essa for\u00e7a aumenta proporcionalmente \u00e0 velocidade do corpo, ou seja, quanto mais rapidamente ele se deslocar, maior ser\u00e1 o atrito por arrasto”, explica o docente do Instituto de F\u00edsica de S\u00e3o Carlos (IFSC\/USP), Francisco Eduardo Gontijo Guimar\u00e3es.<\/p>\n

Vencer a for\u00e7a de atrito \u00e9 tarefa da for\u00e7a de propuls\u00e3o, que deve ser grande o suficiente para mover o avi\u00e3o para frente, uma tarefa que caber\u00e1 \u00e0s h\u00e9lices e turbinas do avi\u00e3o. J\u00e1 para “competir” com a gravidade, entra a for\u00e7a de eleva\u00e7\u00e3o, uma a\u00e7\u00e3o que ser\u00e1 realizada nas asas da aeronave. “Quando o ar \u00e9 ‘cortado’ pela asa, parte dele vai para cima da asa e o restante para baixo. Devido \u00e0 geometria aerodin\u00e2mica da asa, h\u00e1 diminui\u00e7\u00e3o da press\u00e3o atmosf\u00e9rica em cima da asa em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 press\u00e3o embaixo dela. \u00c9 a maior press\u00e3o de baixo para cima, portanto, que supera a for\u00e7a da gravidade e que mant\u00e9m o avi\u00e3o suspenso no ar”, elucida o docente.<\/p>\n

A explica\u00e7\u00e3o f\u00edsica desse fen\u00f4meno \u00e9 dada pelo Princ\u00edpio de Bernoulli, que, entre outras coisas, afirma que quanto maior a velocidade de um fluido (o ar, neste caso) por uma superf\u00edcie (a asa do avi\u00e3o), menor \u00e9 a press\u00e3o que ele exerce sobre essa superf\u00edcie. Por causa disso, a press\u00e3o pelo ar embaixo da asa \u00e9 maior do que a exercida em cima dela.<\/p>\n

Outra lei que explica a capacidade de voar do avi\u00e3o \u00e9 a famosa 3\u00aa lei de Newton, a Lei da A\u00e7\u00e3o e Rea\u00e7\u00e3o<\/strong>. Uma vez que a superf\u00edcie curva das asas do avi\u00e3o joga o ar para baixo, ele reage sobre a asa e exerce uma for\u00e7a no sentido vertical sobre a mesma. “Esse princ\u00edpio \u00e9 o que permite, inclusive, que os p\u00e1ssaros voem. Eles empurram o ar para baixo e a rea\u00e7\u00e3o do ar empurrado \u00e9 exercer uma for\u00e7a sobre as asas dos p\u00e1ssaros”, explica Francisco. “Na realidade, a A\u00e7\u00e3o e Rea\u00e7\u00e3o acaba tendo papel t\u00e3o importante quanto o Princ\u00edpio de Bernoulli”.<\/p>\n

Decolagens, aterrissagens e turbul\u00eancias<\/strong><\/p>\n

Apertem os cintos, hora da decolagem! Agora, o avi\u00e3o far\u00e1 movimentos para cima e para o lado. \u00c9 quando os flaps<\/em>, pequenas asas m\u00f3veis que ficam na parte de tr\u00e1s das asas e da cauda do avi\u00e3o, entram em a\u00e7\u00e3o, e alteram a sustenta\u00e7\u00e3o e o arrasto da aeronave, permitindo que ela se mova em dire\u00e7\u00f5es diferentes, ou seja, para cima, para os lados e, inclusive, para baixo. “Um bom piloto deve saber movimentar bem os flaps<\/em>, para que os movimentos desejados sejam feitos na hora correta”, acrescenta Francisco.<\/p>\n

\"Chico-aeronave-1\"Feita a decolagem, o piloto far\u00e1 com que o jato comercial atinja a altura m\u00e1xima (tamb\u00e9m conhecida pela express\u00e3o “voo de cruzeiro”), geralmente, de 10 mil metros, e a velocidade m\u00e1xima, em torno de 1.000 Km\/h. Isso n\u00e3o \u00e9 por acaso! Quando o avi\u00e3o ultrapassa essa altura, estar\u00e1 num local com menor press\u00e3o atmosf\u00e9rica e temperatura e, portanto, gastar\u00e1 menos combust\u00edvel para manter a nave no ar. “Na altura de 10 mil metros, a for\u00e7a de atrito ser\u00e1 menor e a inje\u00e7\u00e3o de combust\u00edvel na turbina ou no motor do avi\u00e3o \u00e9 menor, tamb\u00e9m. Por isso, essas altura e velocidade s\u00e3o as que a grande maioria das grandes aeronaves permanece”, acrescenta Francisco.<\/p>\n

Chega, ent\u00e3o, o momento em que o avi\u00e3o manter\u00e1 velocidade e altura constantes (pelo menos essa \u00e9 a impress\u00e3o dos passageiros). Novamente, as for\u00e7as f\u00edsicas entram em a\u00e7\u00e3o para que a aparente tranquilidade do voo seja mantida. Para que isso ocorra, as for\u00e7as de impuls\u00e3o e de eleva\u00e7\u00e3o devem superar a da gravidade, e a for\u00e7a das turbinas dever\u00e1 ser maior do que aquela exercida pelo atrito do avi\u00e3o com o ar. “As for\u00e7as que fazem o avi\u00e3o voar e se deslocar para frente devem ser iguais ou maiores que as for\u00e7as que fazem os objetos cair e parar”, explica o docente.<\/p>\n

Por\u00e9m, quando ocorre o desequil\u00edbrio entre as for\u00e7as que atuam para que o avi\u00e3o esteja no ar \u00e9 que entra em cena a famosa (e temida) turbul\u00eancia. “Nesse momento, o avi\u00e3o perde momentamente a sustenta\u00e7\u00e3o e as mudan\u00e7as abruptas de sustenta\u00e7\u00e3o fazem com que ele chacoalhe”, diz Francisco.<\/p>\n

Por que o avi\u00e3o cai?<\/strong><\/p>\n

Com um bom piloto, dificilmente um avi\u00e3o cair\u00e1. Sabe-se que os mais graves acidentes de avi\u00e3o (quem n\u00e3o se lembra do Airbus<\/em> da TAM que n\u00e3o conseguiu brecar ou da aeronave que caiu no Oceano Atl\u00e2ntico voando do Brasil para Fran\u00e7a) foram causados por uma sucess\u00e3o de falhas humanas. Mesmo que uma das turbinas de uma aeronave pare de funcionar, isso n\u00e3o ser\u00e1 o suficiente para derrub\u00e1-la. O que pode lev\u00e1-la ao solo antes da hora, no entanto, \u00e9 justamente que o equilibro entre as principais for\u00e7as atuantes no avi\u00e3o (gravidade, atrito, propuls\u00e3o e eleva\u00e7\u00e3o) seja perdido. “A maior parte dos acidentes ocorre ou durante a decolagem ou durante a aterrissagem. Isso porque, nesses dois momentos, todas as quatro for\u00e7as estar\u00e3o em sua pot\u00eancia m\u00e1xima, e todos os materiais dos quais \u00e9 feito o avi\u00e3o ter\u00e3o que resistir \u00e0 grande a\u00e7\u00e3o e impacto delas”, explica Francisco.<\/p>\n

O voo dos foguetes<\/strong><\/p>\n

Pensar no funcionamento dos foguetes \u00e9 mudar um pouco a trajet\u00f3ria da conversa. Isso porque estes se deslocam apenas no sentido vertical (e n\u00e3o tamb\u00e9m horizontal, como \u00e9 o caso dos avi\u00f5es). Portanto, a \u00fanica for\u00e7a com que precisam lutar \u00e9 praticamente a da gravidade.<\/p>\n

Com isso em mente, e tamb\u00e9m se levando em conta que a altura que o foguete alcan\u00e7ar\u00e1 ser\u00e1 muito maior do que a do avi\u00e3o, as turbinas do primeiro devem ter pot\u00eancia suficiente para superar uma altura na qual a for\u00e7a da gravidade nem exista mais. “O foguete precisa decolar numa velocidade espec\u00edfica; \u00e9 preciso atingir a ‘velocidade de escape’, que poder\u00e1 romper a a\u00e7\u00e3o da gravidade. S\u00e3o velocidades alt\u00edssimas, superiores \u00e0 velocidade do som”, explica Francisco.<\/p>\n

\"Chico-aeronave-2\"Enquanto nos avi\u00f5es as turbinas s\u00e3o as respons\u00e1veis pelo impulso, nos foguetes ser\u00e3o os jatos, localizados em sua parte inferior. Nesse caso, nenhuma asa aerodin\u00e2mica est\u00e1 presente, uma vez que somente a for\u00e7a de impulso ser\u00e1 necess\u00e1ria para coloc\u00e1-lo no ar. Assim, os jatos, ao jogarem o ar para baixo, impulsionam o foguete para cima (Lei da A\u00e7\u00e3o e Rea\u00e7\u00e3o, novamente). “Essa \u00e9 a principal for\u00e7a que age tanto no voo de foguetes, avi\u00f5es e planadores, como tamb\u00e9m no voo dos p\u00e1ssaros e, inclusive, das pipas”, diz Francisco.<\/p>\n

No geral, a aerodin\u00e2mica \u00e9 a ci\u00eancia estuda o movimento dos objetos no ar e explica todos esses fen\u00f4menos e d\u00e1 respostas para que tudo isso funcione da melhor maneira poss\u00edvel. “Ela \u00e9 a ci\u00eancia que tende a minimizar os efeitos das for\u00e7as de atrito e arraste. N\u00e3o \u00e9 qualquer formato de asa que permite o voo de um objeto ou que minimiza os atritos com ar. Quando um corpo se move num fluido, ele ‘rasga’ esse fluido e empurra o ar para o lado, que \u00e9 quando este, por sua vez, reage e acaba impulsionando o corpo ou objeto para tr\u00e1s”, explica Francisco.<\/p>\n

Nesse cen\u00e1rio governado por leis da f\u00edsica, n\u00e3o seria preciso dizer que o papel do pr\u00f3prio f\u00edsico e dos engenheiros para a evolu\u00e7\u00e3o e constante melhoramento de aeronaves \u00e9 de suma import\u00e2ncia. J\u00e1 existe um grande conhecimento sobre (praticamente) todos os princ\u00edpios que governam das mais simples \u00e0s mais complexas aeronaves. Portanto, os estudos atuais que mais ganham destaque nesse contexto \u00e9 o de desenvolvimento de novos materiais. “No pr\u00f3prio IFSC, muitos pesquisadores realizam estudos para entender, conhecer melhor e, inclusive, desenvolver novas propriedades de diversos materiais que sejam mais leves e resistentes do que os atualmente utilizados, inclusive, para constru\u00e7\u00e3o de diversas aeronaves”, conta o docente. “Para se fazer a ‘carca\u00e7a’ de novos avi\u00f5es, por exemplo, a fibra de carbono \u00e9 um dos materiais candidatos, al\u00e9m de ligas leves alum\u00ednio ou diferentes tipos de pol\u00edmeros”.<\/p>\n

Com diversas pesquisas caminhando nesse sentido, esse fato s\u00f3 vem refor\u00e7ar que, de fato, o c\u00e9u n\u00e3o \u00e9 o limite, mas a f\u00edsica pode ser, caso os estudiosos (ou at\u00e9 mesmo os pilotos das aeronaves) n\u00e3o a conhe\u00e7am bem. Um melhor entendimento sobre seus princ\u00edpios, no entanto, possibilitar\u00e1 voos muito altos, inclusive intelectualmente.<\/p>\n

Assessoria de Comunica\u00e7\u00e3o<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

F\u00edsica do cotidiano<\/strong><\/span><\/p>\n","protected":false},"author":0,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[30],"tags":[],"class_list":["post-11939","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-noticias"],"acf":[],"yoast_head":"\nA f\u00edsica nas aeronaves - Portal IFSC<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/www2.ifsc.usp.br\/portal-ifsc\/a-fisica-nas-aeronaves\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"pt_BR\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"A f\u00edsica nas aeronaves - Portal IFSC\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"F\u00edsica do cotidiano\" \/>\n<meta property=\"og:url\" content=\"https:\/\/www2.ifsc.usp.br\/portal-ifsc\/a-fisica-nas-aeronaves\/\" \/>\n<meta property=\"og:site_name\" content=\"Portal IFSC\" \/>\n<meta property=\"article:published_time\" content=\"-0001-11-30T00:00:00+00:00\" \/>\n<meta property=\"og:image\" content=\"https:\/\/www2.ifsc.usp.br\/portal-ifsc\/site-antigo\/images\/stories\/imagens\/Chico-avio.jpg\" \/>\n<meta name=\"twitter:card\" content=\"summary_large_image\" \/>\n<meta name=\"twitter:label1\" content=\"Est. tempo de leitura\" \/>\n\t<meta name=\"twitter:data1\" content=\"9 minutos\" \/>\n<script type=\"application\/ld+json\" class=\"yoast-schema-graph\">{\"@context\":\"https:\/\/schema.org\",\"@graph\":[{\"@type\":\"Article\",\"@id\":\"https:\/\/www2.ifsc.usp.br\/portal-ifsc\/a-fisica-nas-aeronaves\/#article\",\"isPartOf\":{\"@id\":\"https:\/\/www2.ifsc.usp.br\/portal-ifsc\/a-fisica-nas-aeronaves\/\"},\"author\":{\"name\":\"\",\"@id\":\"\"},\"headline\":\"A f\u00edsica nas aeronaves\",\"datePublished\":\"-0001-11-30T00:00:00+00:00\",\"mainEntityOfPage\":{\"@id\":\"https:\/\/www2.ifsc.usp.br\/portal-ifsc\/a-fisica-nas-aeronaves\/\"},\"wordCount\":1731,\"publisher\":{\"@id\":\"https:\/\/www2.ifsc.usp.br\/portal-ifsc\/#organization\"},\"image\":{\"@id\":\"https:\/\/www2.ifsc.usp.br\/portal-ifsc\/a-fisica-nas-aeronaves\/#primaryimage\"},\"thumbnailUrl\":\"https:\/\/www2.ifsc.usp.br\/portal-ifsc\/site-antigo\/images\/stories\/imagens\/Chico-avio.jpg\",\"articleSection\":[\"Not\u00edcias\"],\"inLanguage\":\"pt-BR\"},{\"@type\":\"WebPage\",\"@id\":\"https:\/\/www2.ifsc.usp.br\/portal-ifsc\/a-fisica-nas-aeronaves\/\",\"url\":\"https:\/\/www2.ifsc.usp.br\/portal-ifsc\/a-fisica-nas-aeronaves\/\",\"name\":\"A f\u00edsica nas aeronaves - 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