How do airplanes actually fly? - Raymond Adkins

Tradutor: Rafael Passaglia Revisor: Raissa Mendes

By 1917, Albert Einstein had explained the relationship between space and time.

Em 1917 Albert Einstein já tinha explicado a relação entre o espaço e o tempo.

But, that year, he designed a flawed airplane wing.

Mas, naquele ano, ele projetou uma asa de avião falha.

His attempt was based on an incomplete theory of flight.

Sua tentativa se baseou numa teoria incompleta sobre o voo.

Indeed, insufficient and inaccurate explanations still circulate today.

De fato, explicações insuficientes e imprecisas ainda circulam por aí.

So, where did Einstein go wrong?

Mas onde foi que Einstein errou?

And how do planes fly?

E como é que os aviões voam?

Though we don’t always think of it this way, air is a fluid medium—

Embora nem sempre pensemos dessa forma, o ar é um meio fluido;

it’s just less dense than liquids like water.

é só menos denso que líquidos como a água.

Things that are lighter than air are buoyant within it,

Coisas mais leves que o ar conseguem boiar nele,

while heavier objects require an upward force, called lift, to stay aloft.

enquanto objetos mais pesados requerem uma força para cima,

a chamada sustentação, para flutuarem.

For planes, this force is mostly generated by the wings.

Para aviões, essa força é produzida principalmente pelas asas.

One especially pervasive false description of lift

Uma descrição falsa sobre a sustentação que é especialmente persistente

is the “Longer Path” or “Equal Transit Time” explanation.

é a explicação do “caminho mais longo” ou “tempo igual de trânsito”.

It states that air molecules traveling over the top of a curved wing

Ela diz que as moléculas do ar que passam por cima de uma asa curva

cover a longer distance than those traveling underneath.

percorrem uma distância maior que as moléculas que passam por baixo.

For the air molecules above to reach the wing’s trailing edge

Para que as moléculas de ar de cima alcancem a borda de fuga da asa

in the same instance as those that split off and went below,

no mesmo instante em que as moléculas que se separaram e foram por baixo,

air must travel faster above,

o ar tem de viajar mais rápido em cima,

creating a pocket of lower pressure that lifts the plane.

para criar uma região de menor pressão que sustente o avião.

This explanation has been thoroughly debunked.

Essa explicação foi completamente derrubada.

Air molecules floating above and below the wing don't need to meet back up.

As moléculas que flutuam em torno da asa não precisam se reencontrar.

In reality, the air traveling above reaches the wing’s trailing edge

Na verdade, o ar que passa por cima alcança a borda de fuga da asa

much faster than the air beneath.

muito mais rápido que o ar embaixo.

To get a sense of how lift is actually generated,

Para termos uma ideia de como é produzida a sustentação,

let's simulate an airplane wing in motion.

vamos simular uma asa de avião se movendo.

As it moves forward, the wing affects the movement of the air around it.

À medida que avança, a asa afeta o movimento do ar ao seu redor.

As air meets the wing’s solid surface, a thin layer sticks to the wing.

Quando o ar atinge a superfície sólida da asa, uma fina camada se liga a ela.

This layer pulls the surrounding air with it.

Essa camada puxa consigo o ar que a rodeia.

The air splits into pathways above and below the wing,

O ar se separa em trajetos acima e abaixo da asa,

following the wing’s contour.

acompanhando o contorno da asa.

As the air that’s routed above makes its way around the nose of the wing,

À medida que o ar direcionado para cima passa pelo nariz da asa,

it experiences centripetal acceleration,

ele sofre aceleração centrípeta,

the force you also feel in a sharply turning car.

a mesma força que você sente em um carro numa curva fechada.

The air above therefore gathers more speed than the air traveling below.

Assim, o ar acima ganha mais velocidade que o ar passando por baixo.

This increased speed is coupled with a decrease in pressure above the wing,

Essa maior velocidade é acompanhada de uma diminuição da pressão acima da asa,

which pulls even more air across the wing’s upper surface.

que puxa ainda mais ar ao longo da superfície superior da asa.

The air flowing across the lower surface, meanwhile,

Enquanto isso, o ar que flui ao longo da superfície inferior

experiences less of a change in direction and speed.

sofre uma mudança menor de direção e velocidade.

The pressure across the wing’s lower surface is thus higher

A pressão ao longo da superfície inferior da asa é portanto maior

than that above the upper surface.

que a pressão na superfície superior.

This pressure difference results in the upwards force of lift.

Essa diferença de pressão resulta na força de sustentação para cima.

The faster the plane travels,

Quanto mais rápido o avião estiver,

the greater the pressure difference, and the greater that force.

maior é a diferença de pressão, e maior é essa força.

Once it overcomes the downward force of gravity,

Uma vez vencida a força gravitacional para baixo,

the plane takes off.

o avião decola.

Air flows smoothly around curved wings.

O ar flui suavemente ao redor de asas curvadas,

But a wing’s curvature is not the cause of lift.

mas a curvatura de uma asa não é a causa da sustentação.

In fact, a flat wing that’s tilted upwards can also create lift—

Na verdade, uma asa chata inclinada para cima também pode criar sustentação;

as long as the air bends around it,

desde que o ar se curve em torno dela,

contributing to and reinforcing the pressure difference.

contribuindo para a diferença de pressão e reforçando-a.

Meanwhile, having a wing that’s too curved or steeply angled

Por outro lado, ter uma asa muito curva ou com ângulos exagerados,

can be disastrous:

pode ser um desastre:

the airflow above may detach from the wing and become turbulent.

o fluxo de ar de cima pode se descolar da asa e ficar turbulento.

This is probably what happened with Einstein’s wing design,

Isso foi o que provavelmente aconteceu com o design da asa de Einstein,

nicknamed “the cat’s back.”

apelidada de “costas do gato”.

By increasing the wing’s curvature,

Ao aumentar a curvatura da asa,

Einstein thought it would generate more lift.

Einstein pensou que ela iria produzir maior sustentação,

But one test pilot reported that the plane wobbled

mas um piloto de teste relatou que o avião sacudia

like “a pregnant duck” in flight.

como “uma pata grávida” em voo.

Our explanation is still a simplified description

Nossa explicação ainda é uma descrição simplificada

of this nuanced, complex process.

desse processo cheio de nuances e complexidade.

Other factors, like the air that’s flowing meters beyond the wing’s surface—

Outros fatores, como o ar que flui metros além da superfície da asa,

being swept up, then down—

sendo varrido para cima e para baixo,

as well as air vortices formed at the wing’s tips,

assim como vórtices de ar formados nas pontas da asa,

all influence lift.

todos influenciam na sustentação.

Embora especialistas concordem

And, while experts agree that the pressure difference generates lift,

que a diferença de pressão gera a sustentação,

their explanations for how can vary.

suas explicações sobre como isso acontece podem variar.

Some might emphasize the air’s behavior at the wing’s surface,

Alguns podem focar o comportamento do ar na superfície da asa,

others the upward force created as the air is deflected downwards.

outros a força para cima criada à medida que o ar é defletido para baixo.

However, there's no controversy when it comes to the math.

Porém, não há nenhuma controvérsia quando falamos da matemática.

Engineers use a set of formulas called the Navier-Stokes equations

Engenheiros utilizam fórmulas chamadas de equações de Navier-Stokes

to precisely model air’s flow around a wing

para modelar precisamente o fluxo de ar ao redor de uma asa

and detail how lift is generated.

e descrever como é produzida a sustentação.

More than a century after Einstein’s foray into aeronautics,

Mais de um século depois da incursão de Einstein na aeronáutica,

lift retains its reputation as a confounding concept.

a sustentação mantém a sua reputação de ser um conceito desconcertante.

But when it feels like it’s all going to come crashing down, remember:

Mas, quando parece que tudo irá por água abaixo, lembre-se disto:

it’s just the physics of fluid in motion.

é só a física dos fluidos fluindo.

This video was made possible with support from Marriott Hotels.

Este vídeo foi realizado com o apoio da rede de hotéis Marriott.

With over 590 hotels and resorts across the globe,

Com mais de 590 hotéis e resorts ao redor do mundo,

Marriott Hotels celebrates the curiosity that propels us to travel.

a rede Marriott celebra a curiosidade que nos impulsiona a viajar.

Check out some of the exciting ways TED-Ed and Marriott are working together,

Veja algumas das incríveis maneiras como TED-Ed e Marriott trabalham juntos

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