Determine: O ângulo de ataque de sustentação nula,
.
Passo 1
Vamos lá! O exercício pede para determinarmos o ângulo de ataque de sustentação nula, representado por
. Isso significa que queremos saber qual é o ângulo em que a asa não gera nenhuma sustentação. Para resolver isso, vamos precisar entender alguns conceitos básicos de aerodinâmica, especialmente sobre o Ângulo de Ataque e a Sustentação. Vamos usar a fórmula da sustentação e entender como o ângulo de ataque influencia nela.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar o que é o Ângulo de Ataque (α). É o ângulo entre a linha central da asa e a direção do fluxo de ar que vem em direção à asa. Esse ângulo é crucial porque determina a quantidade de sustentação que a asa gera.
Passo 3
A Sustentação (L) gerada por uma asa pode ser calculada pela fórmula:
Onde:
-
é a densidade do ar, -
é a velocidade do fluxo de ar, -
é a área da asa, -
é o coeficiente de sustentação, que depende do ângulo de ataque.
Passo 4
Queremos encontrar o ângulo de ataque onde a sustentação é zero, ou seja,
. Vamos igualar a fórmula da sustentação a zero:
Para que esse produto seja zero, pelo menos um dos fatores precisa ser zero. Sabemos que
,
, e
não são zero, então conclui-se que:
Passo 5
Agora, precisamos relacionar o coeficiente de sustentação (
) com o ângulo de ataque (
). Para pequenas variações de ângulo, essa relação é aproximadamente linear:
Onde:
-
é a taxa de variação do coeficiente de sustentação em relação ao ângulo de ataque, -
é o coeficiente de sustentação em zero grau de ataque.
Passo 6
Para encontrar o ângulo de ataque que torna
, substituímos na equação:
Resolvendo para
:
Passo 7
Portanto, o ângulo de ataque de sustentação nula é dado por:
Resposta
O ângulo de ataque de sustentação nula é igual a
. Ou seja:
Exercícios relacionados
Admitindo que as propriedades
e
são constantes no campo do escoamento e definindo as variáveis adimensionais:
onde
é um comprimento de referência,
é a temperatura da parede (também admitida constante), enquanto
e
correspondem a velocidade e temperatura do escoamento não-perturbado, respectivamente.
Mostre que a eq. de conservação da energia adimensional pode ser escrita na forma:
Mostre que a eq. de conservação da energia adimensional pode ser escrita na forma:
onde os parâmetros adimensionais
e
são definidos como:
Admitindo que o escoamento seja invíscido, determine os coeficientes de sustentação,
, e arrasto,
, em função de
.
Admitindo que o escoamento seja invíscido e sabendo que a distribuição de
deste perfil, sob tais condições do escoamento não-perturbado é tal que:
. Determine: O coeficiente de sustentação,
.
Para um escoamento irrotacional, mostre que a equação de Bernoulli vale entre quaisquer dois pontos do escoamento, não somente ao longo de uma linha de corrente.