Corrente de ar

Vê e faz: Observa a bola na corrente de ar. Se quiseres, podes colocar a tua mão no caminho do ar, quer à frente quer atrás da bola.

O que acontece: A bola está suspensa no ar, sem meios de apoio visíveis. Podes alterar a posição da bola alterando a corrente de ar com a mão.

O que acontece

Acredites ou não, a bola comporta-se como uma asa de avião! O ar, ao mover-se rapidamente, bate na bola, e tem o mesmo efeito que uma asa de avião a deslocar-se no ar.

A asa tem uma forma com ângulos que levam o ar a mover-se mais rapidamente sobre a parte de cima do que sob a parte de baixo. A bola permanece na parte inferior da corrente de ar, pelo que acontece o mesmo - o ar circula mais rapidamente sobre a parte de cima. Podes senti-lo com a tua mão.

Quando o ar (a água ou qualquer outro fluído) flui rapidamente, torna-se mais baixa a pressão da corrente rápida. Isto é designado pelo efeito de Bernoulli, o nome do matemático suíço, Daniel Bernoulli, que trabalhou sobre a teoria dos fluídos no século XVIII.

Como a pressão do ar a deslocar-se rapidamente sobre a asa ou a bola é baixa, a pressão mais elevada do ar a deslocar-se mais lentamente por baixo, empurra-a para cima. É esta a força que segura a bola e o avião Jumbo!

Devias esperar que o ar proveniente do ventilador soprasse a bola para longe! Na verdade é o que acontece, mas há três forças a actuar sobre a bola que se equilibram e mantêm a bola a flutuar. Existe a força do efeito de Bernoulli (designada por sustentação), que actua perpendicularmente à corrente de ar. Existe a força que “sopra para longe” do ventilador (designada arrasto) e existe o peso da bola, a força gravitacional da terra, que actua directamente para baixo.

Imagina que desligas o ventilador e manténs a bola na mesma posição com dois cordões, um na direcção da sustentação e o outro na do arrasto. A terra, naturalmente, continuará a puxar a bola para baixo, mesmo com o ventilador desligado!

Quando colocas a tua mão na corrente de ar, alteras a respectiva velocidade e direcção, pelo que modificas as forças de sustentação e arrasto. A bola vai mudando de posição até que as forças se voltam a equilibrar. Isto acontece mesmo que a mão esteja por trás da bola.

Coisas que podes experimentar…

Segura transversalmente, com ambas as mãos, a extremidade de uma folha de papel em frente ao queixo e sopra para a parte de cima. O papel sobe pois é empurrado para a corrente de ar a deslocar-se mais rapidamente - uma boa demonstração do efeito de Bernoulli! Se soprares entre dois bocados de papel, eles aproximam-se em vez de se separarem.

Sabias que…

Os barcos hydrofoil são como os aviões - têm asas que se deslocam rapidamente através da água e que produzem sustentação porque a água passa mais depressa por cima das asas do que por baixo delas. Têm que ir aumentando a velocidade enquanto flutuam na água antes de poderem “levantar voo” e andar com as asas. A vantagem dos hydrofoils (as asas são chamadas aerofoils) é oferecerem menos resistência que os barcos que flutuam e por isso poderem viajar mais depressa com um motor da mesma potência.

Os carros de fórmula 1 são como aviões a voar virados ao contrário! Têm asas à frente e atrás com ângulos que fazem o ar circular mais depressa por baixo das asas, pelo que, em vez de sustentação, se cria uma enorme força que empurra os pneus contra o chão. Este é o motivo porque podem acelerar, travar e fazer curvas a alta velocidade sem derraparem.

Um avião a voar produz um enorme “rasto de ar” para baixo. Como o ar empurra a asa para cima para a sustentar, a asa deve, de algum modo, empurrar o ar para baixo (terceira lei de Newton). Se pensarmos que o avião pesa cem toneladas, há uma boa tiragem de ar para baixo quando ele passa!