How do airplanes actually fly? - Raymond Adkins

Tradutor: Eliana Santos Revisora: Nadia Tira

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

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

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

Mas, nesse ano, desenhou uma asa de avião defeituosa.

His attempt was based on an incomplete theory of flight.

A sua tentativa baseou-se numa teoria incompleta de voo.

Indeed, insufficient and inaccurate explanations still circulate today.

De facto, ainda hoje circulam explicações insuficientes e erradas.

So, where did Einstein go wrong?

Então, onde é 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—

Apesar de nem sempre pensarmos nisto deste modo, o ar é um meio fluido,

it’s just less dense than liquids like water.

é apenas menos denso do que líquidos como a água.

Things that are lighter than air are buoyant within it,

As coisas mais leves do que o ar flutuam nele,

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

enquanto objetos mais pesados requerem uma força ascendente,

chamada sustentação, para se manterem no ar.

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

Para os aviões, esta força é principalmente gerada pelas asas.

One especially pervasive false description of lift

Uma descrição falsa especialmente difundida da sustentação

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

é a explicação do “Caminho mais Longo” ou “Tempo de Trânsito Igual”.

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

Esta afirma que as moléculas de ar que passam por cima de uma asa curva

cover a longer distance than those traveling underneath.

abrangem uma distância maior do que as que passam por baixo.

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

Para as moléculas de ar em cima atingirem o bordo de fuga da asa

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

da mesma forma que aquelas que se dividem e descem,

air must travel faster above,

o ar tem de passar mais rapidamente por cima,

creating a pocket of lower pressure that lifts the plane.

criando uma bolsa de pressão mais baixa que levanta o avião.

This explanation has been thoroughly debunked.

Esta explicação tem sido profundamente desacreditada.

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

As moléculas de ar que flutuam acima e abaixo da asa

não têm de se encontrar em cima novamente.

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

Na realidade, o ar que passa por cima atinge o bordo de fuga da asa

much faster than the air beneath.

muito mais rapidamente do que o ar de baixo.

To get a sense of how lift is actually generated,

Para terem a noção de como a sustentação é gerada,

let's simulate an airplane wing in motion.

vamos simular uma asa de avião em movimento.

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

À medida que se move para a frente, a asa afeta o movimento do ar à sua volta.

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

Quando o ar encontra a superfície sólida da asa, uma película fina prende-se à asa.

This layer pulls the surrounding air with it.

Esta película arrasta o ar circundante com ela.

The air splits into pathways above and below the wing,

O ar divide-se em direções em cima e em baixo da asa,

following the wing’s contour.

seguindo 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 conduzido para cima avança à volta do nariz da asa,

it experiences centripetal acceleration,

enfrenta aceleração centrípeta,

the force you also feel in a sharply turning car.

a força que também se sente num carro a virar bruscamente.

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

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

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

Esta velocidade acrescida é aliada a uma redução na pressão em cima da asa,

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

que arrasta ainda mais ar pela superfície superior da asa.

The air flowing across the lower surface, meanwhile,

Entretanto, o ar que circula pela superfície inferior

experiences less of a change in direction and speed.

enfrenta uma menor alteração em direção e velocidade.

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

Deste modo, a pressão na superfície inferior da asa é maior

than that above the upper surface.

do que aquela em cima da superfície superior.

This pressure difference results in the upwards force of lift.

Esta diferença de pressão resulta na força ascendente da sustentação.

The faster the plane travels,

Quanto mais rápido o avião viajar,

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,

Após ultrapassar a força descendente da gravidade,

the plane takes off.

o avião descola.

Air flows smoothly around curved wings.

O ar circula suavemente à volta de asas curvas.

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—

De facto, uma asa plana inclinada para cima também pode criar sustentação,

as long as the air bends around it,

desde que o ar se curve à sua volta,

contributing to and reinforcing the pressure difference.

contribuindo e reforçando a diferença de pressão.

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

Entretanto, ter uma asa demasiado curva ou acentuadamente inclinada

can be disastrous:

pode ser desastroso:

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

o fluxo de ar em cima pode separar-se da asa e tornar-se turbulento.

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

Provavelmente foi isto que aconteceu com o desenho da asa de Einstein,

nicknamed “the cat’s back.”

denominado 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 iria gerar mais sustentação.

But one test pilot reported that the plane wobbled

Mas um piloto de teste relatou que o avião abanava

like “a pregnant duck” in flight.

como uma “pata grávida” durante o voo.

Our explanation is still a simplified description

A nossa explicação continua a ser uma descrição simplificada

of this nuanced, complex process.

deste processo complexo e subtil.

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

Outros fatores, como o ar que circula

a metros de distância da superfície da asa -

being swept up, then down—

ser arrastado 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.

influenciam todos a sustentação.

E, apesar de os especialistas concordarem

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

que a diferença de pressão gera sustentação,

their explanations for how can vary.

as suas explicações podem variar.

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

Alguns podem salientar o comportamento do ar na superfície da asa

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

e outros a força crescente criada à medida que o ar é desviado para baixo.

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

Contudo, não há controvérsias no que toca à matemática.

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

Os engenheiros usam um conjunto de fórmulas

chamado de equações de Navier-Stokes

to precisely model air’s flow around a wing

para modelar precisamente o fluxo de ar à volta de uma asa

and detail how lift is generated.

e explicar como a sustentação é gerada.

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

Mais de um século após a tentativa de Einstein na aeronáutica,

lift retains its reputation as a confounding concept.

a sustentação mantém a sua reputação como um conceito confuso.

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

Mas quando parece que tudo se vai despenhar, lembrem-se:

it’s just the physics of fluid in motion.

é apenas a física dos fluidos em movimento.

This video was made possible with support from Marriott Hotels.

Este vídeo foi tornado possível com o apoio da Marriott Hotels.

With over 590 hotels and resorts across the globe,

Com mais de 590 hotéis e resorts em todo o mundo,

Marriott Hotels celebrates the curiosity that propels us to travel.

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