Universidade Federal de Santa Catarina Campus de Joinville Curso de Engenharia da Mobilidade

Transcrição

1 Universidade Federal de Santa Catarina Campus de Joinville Curso de Engenharia da Mobilidade Alunos: Leonardo Zilli e Maria Eduarda Chame Prof. Alexandre Mikowski, Dr. Fís. Profa. Maria Simone Kugeratski Souza,Dr. Fís. Joinville - SC 22/03/2011 Projeto de Extensão: Projeto Educativo de Ciência, Tecnologia e Inovação em Aviação CEM / UFSC / 2011

2 História da Aviação Alberto Santos Dumont ( ) Nasceu em Minas Gerais. Alfabetizado por sua irmã. Passou por diversos colégios. Foi para França.

3 História da Aviação Algumas invenções 14- BIS (1906) 1º vôo homologado da história da aeronáutica. Destruído em 4 de abril de Demoiselle (1907) Considerado o primeiro avião moderno.

4 História da Aviação Quem foi o precursor do avião? Dumont (1906) Wright (1903) Depende da concepção do que é um avião. Se apenas o papel do avião é voar, os Irmãos Wright foram os inventores do avião. Se a decolagem auto propelida for um quesito a resposta certa é Dumont.

5 Como um Avião Voa? As 4 Forças fundamentais do mundo aeronáutico Ponto importante: A resultante destas 4 forças determina como é o movimento. Pergunta: Como deve ser a relação entre a sustentação e o peso, para fazer o avião pousar e decolar?

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7 Como um Avião Voa? Tração É a força propulsora; Atrito = Arrasto Como componentes de resistência; Normal = Sustentação Como a reação do ambiente. A normal é uma reação da ação do peso sobre o plano. Como funciona a sustenção?

8 Como um Avião Voa? Sustentação O mecanismo mais importante na possibilidade de voar com uma máquina mais pesada que o ar é a formação da força de sustentação. Vamos discutí-la um pouco mais. A sustentação e o arrasto são forças de origem aerodinâmica.

9 Como um Avião Voa? Sustentação Podemos explicar a sustentação por Bernoulli ou por Newton. Bernoulli baseado na mecânica dos fluidos. Daniel Bernoulli Sec. XVII Newton baseado em suas 3 leis da mecânica clássica. Isaac Newton Sec. XVI

10 Como um Avião Voa? Linhas de corrente: Sustentação Bernoulli Análogo: Lei de Bernoulli:

11 Como um Avião Voa? Sustentação Bernoulli ERRO GRAVE: Lei dos tempos iguais : Que Impossibilita vôos invertidos

12 Como um Avião Voa? Sustentação Bernoulli Princípio dos tempos de trânsito iguais O argumento de Bernoulli é que a asa se sustenta porque o ar sobre ela flui mais rapidamente, criando uma região de baixa pressão. A explicação para que o ar em cima seja mais rápido é que o ar ao se separar no bordo de ataque, a parte que vai por cima da asa tem que chegar ao bordo de fuga no mesmo tempo. E como a parte superior é maior que a parte inferior, o ar que está em cima tende a aumentar sua velocidade. ERRO

13 Como um Avião Voa? Sustentação Bernoulli O princípio de Bernoulli é aceito, pois não há nada de errado em afirmar que o ar flui mais rapidamente pela parte superior da asa. O erro está na justificativa, o ar é acelerado sobre a asa porque a pressão é menor, e não ao contrário, como diz o princípio dos tempos de trânsito iguais.

14 Como um Avião Voa? Sustentação Newton O ar defletido para baixo exerce sobre a asa uma força (2ª lei), gerando uma reação (3ª lei) que origina a sustentação. É também igual a variação do momento do ar que está sendo desviado para baixo. M = m. v

15 Como um Avião Voa? Sustentação Newton 1º lei- O ar está a princípio parado, se for repentinamente acelerado, significa que há uma força atuando sobre ele. 3º lei- Aquilo que a asa faz com o ar é a ação, enquanto a sustentação representa a reação. Para poder criar uma sustentação, a asa precisa desviar uma grande quantidade de ar para baixo.

16 Como um Avião Voa? Sustentação Newton Ângulo de Ataque relacionado com a sustentação Tem a maior importância na sustentação. Ajusta-se para adequar a sustentação em relação a velocidade e a carga transportada pelo avião. Quanto maior o ângulo de ataque maior a velocidade vertical, gerando maior sustentação. Ângulo critico é de 15.

17 Como um Avião Voa? Sustentação Newton Ângulo de Ataque Configuração de cruzeiro, velocidades supersônicas Configuração de taxiamento, aterrissagem e decolagem, velocidades pequenas, aumenta o ângulo de ataque

18 Como um Avião Voa? Sustentação Newton Potência A potência necessária para o vôo é proporcional ao peso (avião + carga) vezes a velocidade vertical. Potência para sustentação é inversamente proporcional a velocidade do avião.

19 Como um Avião Voa? Fenômenos Físicos no vôo Fator carga G

20 Como um Avião Voa? Fenômenos Físicos no vôo Fator carga G Exemplo: um avião ao fazer uma curva de 60, quantos g temos? Utilizando a equação: é observado que haverá uma força de 2 g.

21 Como um Avião Voa? Fenômenos Físicos no vôo Efeito Coanda O efeito coanda é análogo ao enchimento de um copo de água.

22 O Campeonato Você já fez um avião de papel? Esta brincadeira é levada a sério para muitos universitários. Tanto é que existe o Red Bull Paperwings, um torneio que tem o apoio da Red Bull e que envolve universidades de várias partes do Brasil.

23 O Campeonato Você sabe qual foi a maior duração do vôo de um avião de papel? Ken Blackburn, no dia 8 de outubro de 1988 manteve o avião de papel no alto durante 27,6 segundos (lugar fechado), funcionários do GUINNESS registraram este Record, onde foi usado o avião de papel PLANADOR.

24 O PLANADOR Avião utilizado no Record de Ken.

25 O Campeonato Novo Record Takuo Toda, presidente da Japan Origami Airplane, estabeleceu um novo Record mundial no seu segundo vôo, com a duração de 27,9s. ure=player_embedded

26 O Campeonato No torneio Red Bull Paperwings, realizado em 2009 na Áustria, tivemos um brasileiro que nos representou muito bem. O estudante de engenharia da USP Leonard Ang, de 27 anos, foi campeão da categoria "tempo de vôo", com a marca de 11,66 s na grande final.

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28 O Campeonato O Campeonato do CEM Os aviões de papel seguem os mesmos princípios que as aeronaves estudadas nesta apresentação, tendo em vista isto, propomos a realização do PRIMEIRO CAMPEONATO DE AVIÕES DE PAPEL DO CEM. Convidamos todos vocês para participarem!!!

29 O Campeonato "Começarei por dizer que os aviões de papel voam com base nos mesmos princípios gerais que os aviões de verdade. Tanto uns com outros são controlados por quatro forças básicas: peso, sustentação, impulso e resistência aerodinâmica. Ken, engenheiro aeroespacial e ex record

30 O Campeonato A Mosca. Este avião de papel, a Mosca provavelmente é o avião de papel mais bem conhecido no mundo. É simples, fácil de dobrar, e voa rapidamente e longe. Alguns modelos

31 O Campeonato Alguns modelos O Lento. O Lento também é um dos aviões de papel mais conhecido no mundo.

32 O Campeonato Alguns modelos Planador. Este avião é ótimo para um vôo demorado, foi com ele que Ken Blackburn conseguiu o record em 1998.

33 O Campeonato Dica Para a Montagem do Seu Avião De Papel Veja os diferentes padrões de vôo que podem ocorrer: 1- B é como ele deve voar. Em linha reta na direção em que foi lançado. 2- Se o vôo seguir a curva A, dobre o estabilizador ligeiramente para baixo.ele pode estar com o nariz mais leve que a cauda. Tente aumentar o peso com um clips. 3- Se o vôo seguir o padrão C, dobre o estabilizador ligeiramente para cima. O nariz pode estar muito pesado. Tente aumentar o peso da cauda, colando durex na mesma.

34 O Campeonato DESENVOLVA O SEU TAMBÉM!!!

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