Como os aviões voam: a verdade

Quando estiver em um avião, olhe a sua volta e pense em quantos passageiros conseguiriam explicar as forças que fazem centenas de toneladas planarem no ar. Aliás, você sabe como isso acontece?

Esqueça a explicação falaciosa de que o ar leva mais tempo para passar por cima da asa do que por baixo criando uma área de pressão sob ela. A realidade é que as aeronaves e a Terra se atraem com a gravidade. As leis de movimento de Newton nos ensinam que é necessária uma troca de forças para manter o movimento. Essa troca de impulsos é realizada pelas asas do avião, que direcionam o ar para o chão, e enquanto isso, a Terra reverte o movimento. E é basicamente isso. Fazer o ar circular. Assim um avião, um helicóptero, um pássaro, voam.

Vamos olhar com mais detalhe a circulação de ar gerada pelos aviões. O movimento terrestre arrasta o ar, e o avião “luta” contra o movimento induzido do vento, o vento de proa. Mas há outros movimentos do ar: existe um em sentido de relógio ao redor da nave. O ar vai para cima, na frente, para baixo do avião e atrás dele. A ascensão do avião é igual a diferença entre esses movimentos.

Se nós isolarmos a circulação de proa do avião, teremos o seguinte: as asas do avião direcionam para baixo o ar que sobe. Mas como elas conseguem fazer isso com tanto ar? Isso acontece porque o ar é formado por moléculas de movimento errático, que tendem a se espalhar pelo volume disponível. Quando o ar logo abaixo da asa é sugado, libera espaço para as outras moléculas.

Todo esse movimento faz a pressão diminuir embaixo das asas. Isso são as leis de movimento de Newton aplicadas ao ar acelerado. É o princípio de Bernoulli: a aceleração para baixo, do ar que circula em cima da asa, gera a ascensão. As mesmas considerações podem ser aplicadas ao volume de ar que atinge a superfície e é direcionado para cima.

Você pode estar pensando: o mesmo processo de circulação do ar se aplica aos sistemas de asas rotatórias, como os helicópteros? É a circulação do ar que mantêm eles voando, com a única diferença de que o padrão de circulação gerado pelo helicóptero é mais simétrico.

É estranho que muitas pessoas achem difícil aceitar a circulação do ar como a causa do voo dos aviões, mas aceite ela para os helicópteros.

O que vai para cima tem que descer, e o que desce tem que subir novamente. Isso se aplica a circulação do ar. Um aumento na altitude de um avião é balanceado com uma força para baixo. Em outras palavras, estando o avião na terra ou no ar, ele deixa uma “marca” que dá suporte ao peso. Mas qual o tamanho dessa marca durante um voo?

O trabalho do matemático Martin Wilhelm Kutta e do cientista russo Nikolai Zhukovsky, sobre a circulação do ar, nos permite calcular isso. A resposta é surpreendente. De fato, em um terreno plano, é infinitamente grande. O que quer dizer: não importante o quão longe esteja, qualquer área do terreno vai sentir um pouco do peso do avião.

O enorme tamanho da marca de um avião torna a força exercida na superfície muito pequena. Caso contrário, um Boeing 747 de milhares de quilogramas, com uma pequena marca, iria destruir tudo embaixo dele. Fazendo a matemática, um Boeing voando a 500 metros de altitude cria um Pascal (0,00001 Atm) de pressão. Como ele voa a altitudes muito maiores, a pressão é bem menor.

Com micro barômetros modernos, como os usados para monitorar infrassons decorrentes de terremotos, vulcões, trovões e explosões nucleares, as marcas de um avião voando muito alto podem ser observadas. Esses instrumentos podem não apenas detectar e determinar a posição dos aviões, mas até calcular o peso deles! [Science2.0]