A Aerodinâmica

Conforme um objeto se move pela atmosfera ele desloca o ar que o cerca. O objeto também fica sujeito à gravidade e ao arrasto. O arrasto é gerado quando um objeto sólido se move através de um meio fluido como a água ou o ar. O arrasto aumenta com a velocidade – quanto mais velozmente o objeto se move, mais arrasto ele sofre.

Medimos o movimento de um objeto usando os fatores descritos nas Leis de Newton (em inglês). Estão incluídas massa, velocidade, peso, força externa e aceleração.

O arrasto tem efeito direto sobre a aceleração. A aceleração (a) de um objeto é seu peso (P) menos o arrasto (Fa) dividido por sua massa (m). É bom lembrar que o peso é a massa de um objeto multiplicada pela força de gravidade que atua sobre ele. Seu peso mudaria na Lua porque a gravidade lá é mais baixa, mas sua massa permaneceria a mesma. Para simplificar:

a = (P - Fa) / m

Conforme um objeto acelera, sua velocidade e o arrasto aumentam, até que o arrasto seja igual ao peso – situação em que não há mais aceleração. Digamos que o objeto nessa equação seja um carro. Isso significa que conforme o carro se move cada vez mais rápido, mais e mais ar se opõe a ele, limitando sua aceleração e sua velocidade.

Como isso se aplica ao projeto de um carro? Bem, é útil para descobrir um número importante – o coeficiente de arrasto. Esse é um dos fatores primários a determinar quão facilmente um objeto se move cortando o ar. O coeficiente de arrasto (Cx) é igual ao arrasto (Fa) dividido pelo produto da velocidade (V) ao quadrado multiplicada pela área (A) multiplicada por metade da densidade do ar (p). Para facilitar a leitura:

Cx = Fa / (A * 0,5 * p * V^2)

Túnel de Vento

Túnel de vento é uma instalação que tem por objetivo simular para estudos o efeito do movimento de ar sobre ou ao redor de objetos sólidos.

Túneis de vento são muito utilizados em laboratórios de modelos físicos para a determinação de parâmetros nos projetos de aviões, automóveis, cápsulas espaciais, edifícios, pontes, antenas e outras estruturas de construções civis.

A construção de modelos físicos, em escalas reduzidas, embora tentada anteriormente por Arquimedes, Leonardo Da Vinci e outros estudiosos só foi possível após a descoberta da Teoria da Semelhança Mecânica por Isaac Newton e do Teorema de Bridgman.

Nos modelos aerodinâmicos a semelhança mecânica aplicada é a de Mach, nos modelos hidrodinâmicos de escoamentos em condutos forçados utiliza-se a chamada Semelhança de Reynolds e nos condutos livres (canais, usinas hidrelétricas, vertedores) utiliza-se a chamada Semelhança Mecânica de Froude.

No Brasil, túneis de vento subsônicos pequenos e médios podem ser encontrados em algumas instituições de ensino e pesquisa. Em São Paulo, no IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas) existe o maior túnel de vento subsônico de toda a América Latina, que permite aos meteorologistas, por exemplo, simular catástrofes como o Furacão Catarina e, observar como uma construção reage no quesito da aerodinâmica.

Além destes, túneis de ventos supersônicos, para estudos aeroespaciais, podem ser encontrados no ITA, em São José dos Campos, e na UFABC, em Santo André.
Estes são modelos de túneis horizontais:

Outro modelo de túnel do vento são os Túneis de vento vertical. Estes equipamentos podem utilizar o princípio de propulsão ou de sucção. o vento dentro dele pode atingir velocidades superiores a 250km/h fazendo com que qualquer pessoa possa flutuar dentro dele.

São utilizados para simular a queda livre e servem para treinamento de paraquedistas em diversas situações ou posições. Nos Túneis de Sucção o Ar que circula pelo seu interior pode ou não ser reaproveitado, os que reaproveitam o ar são conhecidos como recirculados e são mais econômicos.

Já existem vários túneis verticais instalados pelo mundo. Onde um dos mais conhecidos fica em Orlando, sendo um dos primeiros. Na área de Paraquedismo do Arizona onde esta o Time de paraquedismo Arizona AirSpeed (Atuais Campeões do Mundo na modalidade FQL 4) também esta instalado um Túnel do vento Com a disponibilidade deste equipamento, tornou-se mais produtivo fazer treinamentos combinados entre horas de túnel e saltos, pois no túnel se utiliza todo o tempo que se esta exposto ao vento e durante os saltos o tempo de queda livre utilizado é menor, pois os paraquedistas precisão se separar para poderem comandar seus paraquedas.

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