Santos Dumont e a física do vôo

Abstract

Santos Dumont e a Física do vôo Este ano comemora-se o centenário do vôo do 14 Bis. Santos Dumont tem sido alvo de inúmeras homenagens em simpósios, exposições e livros. Entre estesúltimos destaca-se o "Santos Dumont e a Física do Cotidiano", de Alexandre Medeiros ser lançado pela Livraria da Física. Uma cartilha "Santos Dumont e a invenção do avião", do Henrique Lins de Barros, está sendo distribuída pelo Ministério da Ciência e Tecnologia e pelo Ministério da Educação em todas as escolas do país. A Física na Escola terá número especial dedicado a Santos Dumont eà física do vôo. Eduardo Valadares está organizando um livreto com experiências simples para atividades em escolas. Há diversos sítios interessantes, em particular, o da Nasa (http://www.grc.nasa.gov/www/K-12/airplane/bga.html), com excelente material para ilustrar aulas, simulações interativas sobre sustentação de asas e a discussão de explicações mais incorretas comuns. Projetos sobre a dinâmica de fluidos, a sustentação de asas, e temas correlatos podem trazer motivação e tornar as aulas de física menosáridas. Já em 1916, Einstein se indagava sobre a causa da sustentação das asas de "nossas aves e máquinas voadoras" e apontava: "Há uma falta de clareza em geral sobre esta questão. Devo confessar que não encontrei em algum lugar da literatura especializada mesmo a mais simples resposta. Espero, portanto, satisfazer alguns leitores ao tentar remediar esta deficiência com esta simples consideração sobre a teoria do movimento de líquidos". Possivelmente o problema maior com que se defrontava Einstein seria uma "explicação simples" da física do vôo, uma vez que os trabalhos de W. Kutta (1867-1944), N. Zhukowski (1847-1921) e principalmente do genial L. Prandtl (1874-1953) nos anos de 1902-1906 haviam contribuído de forma significativa para uma abordagem aplicada das complexas equações de Navier-Stokes. A mais convencional e popular explicação da sustentação dos aerofóliosé baseada no conhecido princípio de Bernoulli, segundo o qual maior velocidade do fluxo na parte superior da asa provoca uma pressão menor. A diferença de pressões sobre o aerofólio em virtude das diferentes velocidades do fluxo de ar acima e abaixo causa a força de sustentação aerodinâmica. Esta explicação tem sido contestada, por vários autores, inclusive nesta revista (K. Weltner et al. RBEF 23, 429 (2001)), que argumentam que a causa da sustentaçãoé a aceleração para baixo do ar pelo aerofólio e as leis de Newton respondem diretamente pelo fenômeno. Alguns autores invocam o efeito Coanda para explicar o fato de que as linhas de fluxo permanecem muito próximas ao aerofólio quando o ar passa através dele (J. Raskin, Quantum 5, 5, setp-oct., 1994 ou http://jef.raskincenter.org/published/coanda effect.html). Outros, marcadamente J.S. Denker, consideram esta tese puro devaneio (http://www.av8n.com/how/htm/spins.html#sec coanda). Existe um consenso de que a concepção de "igual tempo de trânsito" para a corrente do ar por cima e por baixo-que implicaria que a velocidade do ar na parte superio...