[CURSO GRATUITO] Aerodinâmica - Aula 1

seja bem-vindo a área da aerodinâmica teórica queria ressaltar mais uma vez a importância da aerodinâmica teórica para o seu aprendizado aeronáutica então é aqui que você vai aprender o fundamento de tudo aquilo que você precisa para entender os detalhes do voo do avião e tudo que está relacionado ao voo então aqui na aerodinâmica teórica a gente vai inevitavelmente falar de equações de teoria Tá eu vou dar o caminho para vocês estudarem em casa mas a gente vai estar sempre relacionando esse tipo de conteúdo também com o material relacionado realmente ao bodas aeronaves e as aeronaves

atuais tá Então nesse primeiro tópico a gente vai abordar forças aerodinâmicas Tá eu vou iniciar aqui a apresentação e eu vou estar aqui no canto da tela com vocês acompanhando aí o tempo todo tá então dentro da aerodinâmica teórica a gente vai tratar dos fundamentos que é o tópico que a gente tá aqui é o primeiro de todos os vídeos da herodinâmica teórica e hoje a gente vai falar de forças aerodinâmicas né Então primeiramente para falar de forças erodinâmicas a gente precisa dar um entendido o que que tá acontecendo no avião quando ele tá voando

tá então a gente tem aqui a foto bonita aí do 787 dá o United voando aí o Cruzeiro né E a gente vai ter qual tipo de força atuando nesse momento no voo do Cruzeiro Então vamos entender exatamente o que que tá acontecendo no voo da aeronave né então eu vou de Cruzeiro a gente vai ter basicamente uma força de sustentação tá que é uma força aerodinâmica é dela que a gente vai tratar agora nesse conteúdo aqui no portal uma força do Peso tá e quando a aeronave ela tá em vão de Cruzeiro vou estabilizado

o ano revelado a gente vai ter que a sustentação ela vai ser igual o peso né ela tá em equilíbrio nessa força no eixo vertical elas estão em equilíbrios então a sustentação vai ser igual ao peso e também existe uma força que é o arrasto tá que a força para que a força que ela vem da geração de sustentação também tá então um pedaço dela vem devido à geração citação ou de pedaços indevido a presença do próprio corpo e o pelo corpo está em movimento e a gente vai tratar desse detalhe aqui de onde que

vem essa força de arrasto tá E aí essa força de arrasto ela é balanceada pela atração do motor e obviamente é isso que gera o consumo de combustível e é isso também que é necessário para o voo do avião Então a gente vai ter essas quatro forças se opondo né a gente tem que entender dessas quatro forças uma delas é o peso né Então vem vem da própria ação da terra sobre o corpo né o efeito a outra é atração então nenhuma dessas duas nem atração não pensaram adianta estão atuando numa aeronave equilíbrio é a

sustentação e o arrasto tá a gente tá aqui representando essas forças colocadas aqui no centro de gravidade da aeronave tá é um local muito adequado para a gente fazer somatório de forças mas na prática a gente vai ter forças menores a gente poderia dividir essas grandes forças com uma sustentação arrasta em forças menores distribuídas no avião então a gente teria sustentação na asa aceitação na engrenagem horizontal aqui por exemplo e na asa a gente teria um momento relacionado a essa sustentação que ela tá gerando e a engrenagem horizontal está balanceando esse momento então no cruzeiro

esse momento ele está balanceado e a gente tem que no centro de gravidade quando a aeronave está estabilizada Não há momento algum somatório de momentos tá de todas as forças que estão gerando momento inclusive atração mesmo dependendo da posição do motor pode estar gerando momento ele vai ser nulo Então por esse motivo nesse momento aqui ele é novo tá está em equilíbrio aeronave ela não tem nenhum tipo de movimento rotacional e assim a gente somente vai ter as forças de sustentação e arrasto eles têm que entender que quando a gente tiver estudando perfis e asas

o mesmo aeronaves que não estão em equilíbrio o momento não vai ser nulo momento somente a nulo somatório de momentos nesse caso específico aqui que a gente está estudando que é uma aeronave em equilíbrio ou para alguns casos específicos de perfil dependendo da condição do texto ele pode ter uma condição que ele passa entre o momento aluno e a gente também vai dar uma olhada nisso Então primeiramente a gente tinha que entender essas forças e as forças que estão atuando na aeronave Então são basicamente sustentação e arrasto E se a gente foi mais detalhe A

gente também vai ter que entender essa parte das forças e os momentos e como e de onde que vem cada momento no momento que vem da asa que é balanceada da engrenagem e quais são as contribuintes para isso Tá agora quando a gente vê uma aeronave voando e aqui a gente tem mais uma foto bonita aqui do do 787 né uma aeronave que eu admiro bastante porque foi uma aeronave revolucionária tecnologicamente falando aeronave que ela é construída toda em carbono ela possui o sistema de anti-lo que é o aquecimento que é feito na parte da

frente da Ásia ele é elétrico tá uma aeronave muito mais elétrica tava conhecida como uma mudança realmente de filosofia ela tem motores muito grandes né com uma eficiência muito grande também e um projeto de asa muito bonito mas é muito flexível né então é o melhor horário que eu gosto bastante por isso que eu tô utilizando ela como exemplo aqui eu admiro o projeto dessa aeronave realmente Fantástico e aí a gente tá vendo essa aeronave que ela tá vindo para Pouso tá então quando ela tá vindo para Pouso é aeronave ela tá descendo tá então

a gente tem aeronave descendo aqui no ângulo de descida para Pouso o vento que a gente chama de vento ele vem no sentido contrário ao da direção de voo tá então a gente tem uma direção de e aquilo que a gente chama de Vento para o outro tá na prática quando a gente está estudando dinâmica a gente assume que o ar tá parado tá quando a gente está estudando mecânica de voo ou mesmo desempenho a gente pode até considerar vinho mas os assuntos de aerodinâmica normalmente não tem vento então o Ata parado e o corpo

tá se movimentando E aí tanto faz se a direção de voo que é para um lado ou se é o vento que é para o outro e a gente vai chamar isso de evento tá que é a direção oposta a que aeronave tá aí então a gente tem essa direção e aeronave ela tá descendo que ela tá numa configuração de bons e a gente vai ter uma referência essa linha de referência aqui na horizontal é a nossa referência em relação à terra tá é o horizontal em relação à terra e a gente vai ter esse

ângulo que aeronave tá descendo esse ângulo a gente chama de Gama ele é utilizado nos estudos de mecânica de voo mas é importante você já conhecer que tem vários desse tipo de ângulo aqui para a gente conseguir diferenciar a gente vai ter um outro ângulo que é o eixo da aeronave que é uma ótima referência para a gente pegar outras medidas em relação ao eixo da Terra o eixo horizontal da terra tá E esse ângulo a gente vai chamar de teta é o ângulo da atitude da aeronave em relação ao chão da terra tá em

relação ao Horizonte da terra mesmo e aí quando a gente tomar o ângulo entre o eixo da aeronave e a direção que ela está voando que é a direção do vento a gente vai ter um ângulo que a gente vai utilizar muito na aerodinâmica que é o ângulo conhecido como Alfa ou ângulo de ataque então o ângulo de ataque ele é o ângulo Entre a direção de voo e o meu eixo de referência que no caso de um avião o eixo de referência costuma ser o eixo que passa pelo centro da fuselagem no caso de

perfil a gente vai ver que acorda do perfil que é uma reta traçada entre a parte da frente do perfil e a parte de trás sendo que a gente chama a parte da frente morte de ataque e a parte da então é importante notar que esse alfa quando a aeronave está em quando você vê uma aeronave voando às vezes é um pouco difícil de enxergar o alfa ou o ângulo de ataque Tá então vamos ver uma outra situação aqui tá o 787 fazer uma demonstração de um show aéreo tá E nessa demonstração o que que

ele fez ele fez uma decolagem com ângulo de subida muito grande esse ângulo aqui todo é o ângulo de ataque dele não é porque porque ele tá voando numa direção que é um pouco menor do que esse ângulo e aquela diferença que a gente acabou de ver que vai ser o ângulo de ataque então o ângulo de ataque vai ser a diferença entre o eixo da aeronave e a direção que ele tá voando e ele tá voando bastante para cima vamos pegar uma condição como é tão crítica quanto essa que a gente viu da demonstração

do seu aéreo do 787 ou 787 numa situação de decolagem normal então na situação de decolagem ele acabou de rotacionar e tá subindo então o ângulo de subida dele deve algo dessa ordem e a gente vê que o eixo é maior do que o ângulo quer dizer que essa diferença entre o ângulo de subida que é o que a gente chama de Gama quando a gente referencia esse ângulo em relação à terra Lembrando que o Gama tá só que naquele caso o game é positivo e nesse caso é negativo Então a gente vai ter que

esse Gama aqui Ele é positivo aeronáutico tá subindo só que a atitude da aeronada até maior ainda que o Gama e aí a gente vai ter que essa diferença entre o teta eu Gama vai ser o meu alfa tá então mais uma vez é simplesmente para a gente ter essa definição de ângulo que a gente usa muito o alfa e muitas vezes a gente tem dificuldade para correlacionar isso com avião Real foi importante você saber quando a gente fala de Alfa não necessariamente é aquela diferença entre o que você vendo o eixo da aeronave né

e o eixo da Terra tá isso aí é o teta E aí a gente para ter o alfa de uma aeronave mesmo a gente tem que saber para onde que ela tá voando para saber de onde está evento que a direção contrária de voo né E aí a partir disso aí a gente vai ter a definição de Alfa tá então o alfa no caso vai ser o meu teta que a atitude de aeronave menos o Gama e se o Gama for zero né se aeronave tá voando no caso do voo Cruzeiro como é o caso

desse aqui imagina que o Gama é zero o meu teta que a atitude da aeronave vai ser igual ao álcool tá então se o meu Gama é Zero Isso aqui é zero tá esse vento ele vai tá vindo daqui e aí o meu Teta vai ser igual ao álcool o que que é importante essa condição porque todo o estudo de herodinâmica a gente considera que o Gama é zero então tudo que a gente vai mostrar aqui de herodinâmica a gente vai estar assumindo Gama zero tá para todos os estudos de perfis e de asa não

tem Gama então o vento ele sempre ou aeronave tá com atitude zero ou perfil com atitude zero e o vento Vem de um ângulo tá isso pode acontecer também também é uma das formas de mostrar a gente também não mostrou dessa forma mas a gente você vai ter que o Gama ele não vai ser levado em conta nos estudos gerou dinâmica então uma vez que a gente fez essa correlação dos ângulos e vamos entender que para aerodinâmico o que interessa mesmo é o alfa os outros ângulos eles são interessantes para o estudo de mecânica de

voo de desempenho de aeronaves mas para aerodinâmica o que é aeronave realmente ela reage o que faz a diferença nas Forças que atuam na aeronave é o alfa tá então partindo que o alfa é o ângulo mais importante tá a gente vai trabalhar nessa condição que o vento vai vir do Horizonte tá nivelado tá Exatamente no mesmo ângulo que o Horizonte né que o eixo da terra né E a gente vai ter atitude da aeronave o eixo da aeronave vai nos dar o alfa tá a gente vai normalmente trabalhar com essa condição aqui na herodinâmica

tá uma vez estabelecido isso tá a gente vai dar uma olhada nas Forças que atuam no perfil e a gente vai entender que a gente quer dividir essas forças que estão atuando no perfil tá Então nesse caso a gente está colocando aqui que o vento ele está alinhado com o eixo da Terra tá e a gente vai chamar esse vento de ver infinito tá esse vem infinito quando eu falo infinito é porque é do escapamento não perturbado é do ar que tá parado aí na terra tá e o corpo tá indo em direção contrária a

isso tá então esse vento tá aqui a gente vai ter um eixo do perfil aqui e é a diferença entre esses dois eixos né que é o eixo da Terra que de onde que veio e o eixo do perfil aquilo que eu chamei de corda que é o traço entre a parte mais à frente a parte mais de trás o bordo de ataque o bordo de fuga do perfil esse eixo aqui a gente vai chamar de Alfa ou ângulo de ataque tá esse ângulo ele também ele aparece aqui né que a gente vai ter uma

força normal a esse ângulo e uma força que é paralela ao eixo né então a gente tem duas forças aqui uma força paralela ao eixo da corda do perfil e uma força normal a corda do perfil isso tá aqui simplesmente como referência o que interessa na verdade é qual que é a força resultante da atuação do ar sobre o corpo né Qual que é a força aerodinâmica que está ocorrendo culpa a força que tá ocorrendo no corpo do corpo é esse R aqui é essa resultante tá E aí eu poderia distribuir essa restante esse vetorzão

aqui em várias componentes tá e uma componente que é adotada para o estudo de herodinâmica e para toda aeronáutica é dividir entre sustentação e arrasto que a gente acabou de ver que são componentes que estão presentes no cruzeiro da aeronave a sustentação por definição ela vai ser perpendicular ao escoamento tá então a gente vai ter que a sustentação ela aponta exatamente 90 graus em relação aos comando o arrasto por sua vez ele vai ser a força na mesa na direção contrária no escoamento Então vai para lá sendo que a gente vai tratar o arrasto positivo

quando ele aponta para trás tá então a gente vai ter aqui a sustentação perpendicular ao escoamento e o arrasto tá paralelo ao escoamento tá na no mesmo eixo e a gente vai decompor essa força aerodinâmica total está atuando no perfil aqui entre sustentação e arrasto tá a gente também poderia fazer uma decomposição de Vetor desse vetor que é o vetor que interessa entre o retorno normal acorda um vetor paralelo à corda mas para a gente para o estudo da aerodinâmico isso não vai ser tão interessante e o padrão neurodinâmica é realmente utilizar a força de

sustentação perpendicular desse equipamento e a força de arrasto que a paralela esse quadro eu tô aqui utilizando uma figura de um livro que eu vou recomendar para você estudar e mais tarde que é o Anderson fundamenta os aerodamente e eu vou tratar um pouco mais desse livro mais para frente tá além disso a gente vai ter algumas forças não acontecer devido ao fluido está em contato com o corpo então quando fui está em contato com o corpo a gente vai ter dois tipos de força uma dela é uma a força de pressão tá que a

tua perpendicularmente a superfície do corpo isso quer dizer que nesse ponto aqui dessa figura a força de pressão ela vai estar nesse sentido mas se eu for para esse ponto aqui a força de pressão vai estar nesse sentido e mais para trás e o outro sentido sempre perpendicular a superfície do corpo tá e tem uma outra força que é a força de cisalhamento tá essa força decisalhamento ela vai atuar sempre paralela à superfície do corpo então a gente também tá separando as forças doar sobre o corpo Então a gente vai ter força de pressão sempre

perpendicular a superfície e força de fricção sempre paralela à superfície e a gente precisa essa definição para mais tarde então guarde esse entendimento força de flexão paralela à superfície acompanhando também a superfície do corpo e a força de pressão sempre perpendicular ao corpo a gente vai usar isso para quando a gente tiver tentando somar Quais são as forças que estão atuando em cada um dos pontos que a gente quer entender oudinâmica daquele bom uma outra questão é que a gente já tratou é da resultante e dependendo da força resultante aquela força total que está atuando

na aeronave dependendo do ponto de aplicação de onde eu estou medindo essa resultante eu posso ter um momento também atuando no corpo tá então nessa figura aqui da direita a gente vê que tem uma força resultante e também um momento atuando é claro que se simplesmente conta de deslocamento de força e momento né você vai deslocar a força ela vai continuar sendo a mesma mas se você trouxer a referência aqui para trás o momento nesse sentido né que é o momento positivo ele vai se tornar cada vez maior se você trouxer a referência mais para

frente o momento ele vai se tornar cada vez menor Então existe inclusive uma posição e que você pode considerar a aplicação da força e o momento vai ser ruim tá então esse ponto existe aí vai tratar desse ponto mais para frente mas o que eu queria te falar é que isso é simplesmente uma questão de aonde você tá considerando que a força está atuando é muito útil porque normalmente a gente mede as forças sobre o perfil seja na aerodinâmica computacional ou seja Nero diâmetro experimental seja noturno de vento e a gente tem um ponto para

medir essas forças Então nesse ponto a gente vai ter sempre uma força resultante e um momento dependendo de onde que é esse ponto e pode ser que Dependendo da forma como escolher esse ponto esse momento seja até nulo tá Então dependendo da maneira que você escolher esse ponto pode ser que você consiga um momento Lula e a gente vai tratar disso no final dessa Primeira apresentação aqui da aerodinâmica teórica bom nesse momento também é importante a gente ter as definições básicas tá então primeiro a gente tem que entender que pressão dinâmica que é uma definição

que a gente vai utilizar bastante ao longo da Aeronáutica ela vai ser definida por metade da densidade do ar vezes a velocidade do ar ao quadrado tá isso aqui a gente chama de pressão dinâmica está associado diretamente a densidade e a velocidade do ar e é muito importante a gente notar que a velocidade do ar ela aparece ao quadrado esse infinito que a gente vê aqui é porque a gente tá tratando do ar não perturbado então quando o ar se aproxima de um corpo ele pode mudar suas propriedades inclusive ele acelera e ele pode ter

até mudança de densidade Não é esse ar próximo do corpo que a gente quer um ar esteja muito longe do corpo antes de chegar ter contato com o corpo e a gente chama essa propriedade a gente nomeia ela de infinito que é o escoamento não perturbado Então essa é a densidade do equipamento não perturbado e a velocidade do equipamento não perturbar Tá bom a gente vai ter o coeficiente de sustentação que nada mais é do que a força total de ostentação e a gente está usando o l aqui por causa de lift que é o

nome de sustentação em inglês né como se a gente chama de Tentação a gente vai ter o l dividido pela pressão dinâmica que é um meio de rolo P2 metade de densidade do ar vezes a velocidade ao quadrado e também dividido pela área de asa tá isso quando a gente tiver falando de uma asa se a gente tiver falando de um perfil a gente vai dividir o CL pela corda do perfil tá então no caso de um perfil a gente usa a corda e no caso da asa a gente usa a área de asa é

importante essa definição de coeficientes porque quando a gente admissionaliza os coeficientes eles são adimensionais quer dizer Eles não estão relacionados a nenhum tipo de vida não é dado um quilo não é dado em metro ele é simplesmente não tem unidade quando a gente é dimensionaliza a gente consegue comparar diversos tipos de aeronaves e aeronaves de tamanhos então importante a gente ter esse conceito que há dimensionalização ela vai prover para gente uma ferramenta muito grande quando a gente tiver trabalhando com aerodinâmica ao invés de ficar trabalhando com força com newtons né que seria muito mais complicado

quando você tem aeronaves tamanho diferente a força Varia muito mas os coeficientes não necessariamente Então a gente vai ter o CL definido pelas tentação de medida pela pressão dinâmica e pela área o arrasto que é o d de drag que arrasto em inglês dividido pela pressão dinâmica e pela área de asa também podemos ser corda do perfil no caso de um perfil e a gente vai ter que o momento ele para se tornar o dimensional além da área de asa né dividir o momento pela criação pela área de asa Eu também preciso dividir o momento

por uma outra dimensão linear e aqui no caso a gente usa a corda da asa tá então a asa ela pode ter diversas formas a gente vai usar corna média aerodinâmica que a gente vai tratar dessa definição mais para frente mas é uma de referência quase que igual a corda média da asa tá que a gente vai utilizar para admissionalizar o momento essas definições são importantes a gente manter a consistência com ela para comparar entre aeronaves Tá mas para mesmo aeronaves Se você usar uma corda tá no caso aqui eu coloquei a corda média tá

esse símbolo exatamente mas se você fizer com a corda média e depois você calcular com a corda média Não tem problema se você fizer com a corda aerodinâmica depois calcular com a cor dela não tem problema somatório de forças vai dar Total o mais usual é a corda aerodinâmica tá Auto representante aqui com a corda média mas Ou uma ou a outra importante é ter uma referência que acorda algo muito próximo da corda média da aeronave Ou acorda média era o dinheiro tá então o momento vai ser dado pelo momento dividido pela pressão dinâmica vezes

a área da asa vezes acorda média aerodinâmica do perfil sendo que no caso de perfil a gente pode substituir esse S pela corda então a gente teria uma corda aqui em vez de corda ou seja acorda estaria dividido por corda ao quadrado tá então a gente já tem aqui a definição da pressão dinâmica do CL tal coeficiente de sustentação do cedeu coeficiente de arrasto e do CN o coeficiente de um momento tá agora eu vou trazer para vocês umas questões e eu gostaria que você fosse atrás buscasse se informar se eu vou passar aonde você

pode se informar e onde conseguir as informações se vocês tiverem outras fontes interessantes compartilhem com a gente no portal também compartilhe com os outros que também Estão interessados nesse conteúdo e eu queria deixar essas perguntas para vocês responderem e trazerem a resposta para a gente tá então a gente você vai ficar com esse para casa para você terminar de entender esse fundamento da força aerodinâmica tá a primeira pergunta eu vou te ajudar a responder ela tá é o que é o centro de pressão tá então quando a gente falou lá que a gente poderia deslocar

essa força até receber até ter um momento nulo por exemplo se eu for deslocar esse povo para Gente esse momento que está positivo ele vai reduziu Lembrando que isso é só uma referência de aplicação não muda a força eu só tô considerando que ela tá sendo aplicada em outro ponto e como ela tá sendo aplicado Outro ponto eu tenho que adequar o momento nesse novo ponto se eu for deslocando esse ponto para frente eventualmente esse momento vai ficar novo então vai ser o caso que eu vou ter para um perfil simplesmente força e o momento

é nulo esse ponto aonde o momento é lula eu vou chamar ele de centro de pressão então já te ajudei na primeira pergunta tá então você entendeu que a sente pressão é o ponto de aplicação da força aonde o momento é novo tá e aí eu gostaria de deixar duas perguntas abertas para você a gente entendeu que você pode aplicar a força onde você quiser só uma questão de referência e eu pergunto para você qual que é a referência mais usual para considerar as forças e momentos em um perfil Qual que é a referência utilizada

na aeronáutica Então faz uma pesquisa tenta entender e por que que é utilizado então vou deixar essas duas perguntas para você quando você descobrir qual que é a referência Uai mas por que essa referência isso que eu quero que você consiga entender para você não ficar totalmente perdido eu vou deixar aqui também uma referência bibliográfica para você estudar então é o livro do Anderson é o livro mais famoso de herodinâmica tá infelizmente a gente só tem uma versão em inglês ele não existe nenhuma versão traduzida desse livro mas é um livro muito bom um livro

que eu já li aí algo por volta de 10 vezes tá E ele você tem que ler aos poucos porque o Anderson apesar de ser o melhor amigo de herodinâmico que a gente tem ele às vezes é muito matemático e deixa um pouquinho de explicar a física no detalhe que eu gostaria inclusive É isso que eu tô aqui para trazer para vocês explicação muito mais física do que a matemática o Anderson ele é muito bom na teoria dos cálculos é o melhor livro de aerodinâmica realmente mas mesmo melhor livro de aerodinâmica ele ainda pede um

pouquinho desse critério da questão física mas se você quer você vai ter que estudar o Anderson e vai ter que entender um pouco das equações que estão lá e tentar entender essa parte da física de uma outra maneira e o portal tá aqui para te ajudar a te passar esse conhecimento muito mais aplicado essa parte do entendimento físico e como que você vai utilizar isso na Aviação tá então para responder essas duas perguntas que eu deixei aberta e talvez até para você ver essa resposta lá de O que é cito de pressão e entender Qual

que é o ponto de referência mais utilizado para aplicação de força na aeronáutica E por que que a gente utiliza expor você vai poder dar uma olhada no capítulo 1 do Anderson no item 1.5 e 1.6 então vou deixar isso aqui de para casa para vocês vocês Traga uma resposta para gente e se você não conseguir eu vou dar uma dica que a resposta daquela terceira pergunta ela pode estar no capítulo 4 do Anderson mas no item 1.6 com muita atenção eu acredito que vocês vão encontrar Por que que esse é o ponto de referência

mais utilizado na aeronáutica tá então a gente encerra aqui esse primeiro tópico aqui da aerodinâmica teórica tá falando de força aerodinâmicas e vamos vai acompanhando aqui ao longo desse Road Maps que você vai aprender bastante com a gente a gente vai te passar muita dica e com certeza você vai sair daqui com o entendimento muito mais profundo muito mais físico e muito mais aplicado da aerodinâmica que é utilizada na indústria [Música]