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O voo de uma aeronave envolve princípios complexos da física, desde a aerodinâmica até a força necessária para vencer a gravidade. Durante a decolagem, um avião precisa consumir uma quantidade significativa de energia para atingir velocidade suficiente e gerar sustentação.
Quando você está voando em um avião, já se perguntou o quanto de energia é gasto para mantê-lo no ar? Embora pareça uma pergunta simples, ela esconde um conceito complexo de física que tem tudo a ver com a aerodinâmica do voo.
Vamos entender o que acontece por trás disso de uma forma fácil de se compreender.
A troca de energia — Sustentação vs arrasto
Os motores de um avião são responsáveis por impulsionar a aeronave para frente. No entanto, boa parte dessa energia não vai diretamente para manter o avião no ar.
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Ela é usada para superar o arrasto, a resistência do ar que empurra o avião para trás enquanto ele avança.
A sustentação, que é o que mantém o avião no ar, não consome energia diretamente para o movimento para frente.
O problema é que, para gerar sustentação, o avião acaba criando arrasto adicional, o arrasto induzido, que faz com que o avião perca velocidade e eficiência.
O papel do arrasto induzido
A grande questão está no arrasto induzido, sendo um efeito colateral da geração de sustentação.
Quando o avião ganha altura, ele precisa vencer o ar e criar sustentação, mas isso gera uma resistência extra.
Dependendo da velocidade e da altitude do voo, o arrasto induzido pode ser responsável por até 80% do arrasto total em momentos como a decolagem ou o pouso, quando a velocidade do avião é mais baixa. Mesmo em voos de cruzeiro, essa porcentagem fica entre 30% e 40%.
Isso significa que, de toda a energia fornecida pelos motores do avião, uma grande parte é usada somente para combater o arrasto e manter o avião no ar, sem avançar.
Portanto, a perda de energia ocorre principalmente no combate ao arrasto induzido.
Como os engenheiros tentam minimizar essa perda
Engenheiros de aviação têm várias estratégias para reduzir a perda de energia causada pelo arrasto.
Um dos métodos mais comuns é o uso de asas com alta relação de aspecto, como as encontradas em planadores. As asas longas criam menos arrasto por unidade de sustentação, tornando o voo mais eficiente.
Outro truque usado são as asinhas, pequenas aletas verticais localizadas nas pontas das asas. Elas ajudam a reduzir os vórtices de ar, sendo uma das principais fontes de arrasto.
Além disso, aviões modernos utilizam asas supercríticas, projetadas para melhorar a eficiência aerodinâmica em altas velocidades, como as dos jatos comerciais.
E há ainda projetos mais avançados, como as aeronaves com asa e corpo combinados, que otimizam o uso da energia ao reduzir a resistência do ar de forma significativa.
Quanta energia é “perdida”?
Embora a sustentação em si não consuma energia diretamente, a produção de arrasto induzido é o que faz a diferença na eficiência do voo.
Em média, entre 30% e 50% do empuxo total do avião é usado para combater o arrasto aerodinâmico, sendo uma grande parte dele proveniente do arrasto induzido pela sustentação.
Portanto, da próxima vez que você estiver voando a 35.000 pés (aprox. 11 km), lembre-se de que uma parte significativa do combustível queimado não está somente empurrando o avião para frente, mas também ajudando a mantê-lo no céu.
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