#acessibilidade: A imagem é uma fotografia de baixo de um avião durante o voo, num céu claro mas com nuvens leves. Fonte: Freepik
Texto escrito pela colaboradora Lívia Souza
Você já parou para pensar no que realmente mantém um avião no ar? Para nós, passageiros, pode parecer simples: o avião acelera, ganha velocidade na pista e, de repente, está voando. Mas por trás desse movimento aparentemente natural existe um equilíbrio entre forças, leis físicas e efeitos aerodinâmicos que foram desvendados ao longo de séculos de estudo.
Todo veículo em movimento, seja um carro, barco, foguete ou até mesmo uma pipa, está sujeito a forças que atuam de forma oposta. No caso dos aviões, essas forças são quatro: thrust, lift, drag e weight.
Thrust (tração): é a força que impulsiona o avião para frente, gerada pelos motores. A direção do thrust define o movimento da aeronave.
Lift (sustentação): ocorre quando o movimento do ar é desviado por uma superfície sólida, como a asa. O ar que passa por cima da asa geralmente se move mais rápido e com menor pressão do que o ar que passa por baixo, gerando um diferencial de pressão que empurra o avião para cima.
Drag (arrasto): é a resistência do ar contra o movimento da aeronave. Surge sempre que um objeto sólido atravessa um fluido (ar, no caso do vôo). Os pilotos podem até usar esse efeito de forma vantajosa: por exemplo, ao acionar os flaps durante o pouso para aumentar o arrasto e reduzir a velocidade.
Weight (peso): é a força da gravidade puxando a aeronave em direção ao centro da Terra. Inclui a estrutura do avião, combustível, passageiros e carga.
O voo acontece quando essas quatro forças estão em equilíbrio. Para decolar, a sustentação deve superar o peso, e a tração deve ser maior que o arrasto. Mas o que gera a sustentação? Se o motor é responsável por gerar a tração, quais princípios podem explicar o avião possuir sustentação? A sustentação é explicada em parte pelo princípio de Bernoulli, pelo Efeito Coanda e pela Terceira Lei de Newton.
O Princípio de Bernoulli
No século XVIII, o físico e matemático suíço Daniel Bernoulli descobriu que quando um fluido acelera, sua pressão diminui. É justamente esse fenômeno que acontece nas asas de um avião, que possuem um formato especial chamado aerofólio.
O aerofólio é projetado de forma que o ar que passa sobre a parte superior da asa tenha maior velocidade do que o ar que passa por baixo. Resultado: a pressão acima da asa é menor do que abaixo dela. Essa diferença gera uma força para cima, a sustentação (lift), que ajuda o avião a deixar o chão.
O Efeito Coanda
Se você já colocou uma colher sob um fio de água, deve ter percebido que a água “abraça” a superfície curva em vez de cair em linha reta. Esse fenômeno é conhecido como Efeito Coanda, em homenagem ao engenheiro romeno Henri Coandă.
No caso dos aviões, o ar também tende a seguir a curvatura da asa. Isso significa que, ao passar pelo extradorso (a parte superior da asa), o fluxo de ar é defletido para baixo. Pela Terceira Lei de Newton, essa deflexão gera uma reação para cima, contribuindo para a sustentação.
A Terceira Lei de Newton
Isaac Newton, no século XVII, formulou três leis do movimento. Em particular, a Terceira Lei, que diz: “para toda ação, existe uma reação de igual intensidade e em sentido oposto.”
Quando as asas empurram o ar para baixo, o ar reage empurrando as asas para cima. Essa é outra forma de compreender a sustentação: o avião voa porque joga o ar para baixo, e o ar devolve uma força para cima. Esse mesmo princípio se aplica à propulsão: as hélices ou turbinas aceleram o ar para trás, e a reação empurra o avião para frente.
Nenhuma dessas explicações isoladamente é suficiente para compreender o voo. Na verdade, o avião se mantém no ar porque os três princípios atuam em conjunto: Bernoulli mostra como a diferença de pressão contribui para a sustentação, Coanda explica como o fluxo de ar adere à superfície da asa e é defletido, e Newton completa dizendo que, ao desviar o ar para baixo, o avião recebe uma força para cima. A sustentação, portanto, não é fruto de um único fenômeno, mas de uma combinação de princípios físicos. É justamente essa sustentação, em equilíbrio com o peso, o arrasto e a tração, que torna possível o voo das aeronaves.
Fontes e Figuras:
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/06/foam-wing-k-12.pdf
https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/UEET/StudentSite/dynamicsofflight.html
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2020/04/four_forces_of_flight.pdf?emrc=888369
Para saber mais:
https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/foilsimelementary/
Do que é feita a fuselagem de um avião?
