Como um avião fica mais lento, por que um determinado ângulo de banco faz você girar mais rápido?

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No vídeo "Manobras durante o vôo lento", o narrador afirma que, ao voar devagar, o avião responderá menos ao aileron e a outras entradas de controle. Ele também diz que o avião se tornará mais rápido em um certo ângulo do que se o avião estivesse voando na velocidade normal. Minha pergunta é: por que o avião fica mais rápido ao voar a uma velocidade menor?

Então, basicamente, o que eu estou perguntando é, como um avião fica mais lento, por que ele iria começar a girar mais rápido do que quando estava voando rápido?

                             

A parte do vídeo em que estou confuso está em 1:16

    
por Crafterguy 24.05.2017 / 04:05

6 respostas

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A taxa de variação depende dos dois itens a seguir:

  • O componente horizontal do elevador (força centrípeta)
  • A velocidade tangencial da aeronave (velocidade real)

A taxa ou giro é diretamente proporcional ao componente horizontal de sustentação e inversamente proporcional à velocidade tangencial da aeronave.

Para um determinado ângulo do banco, os componentes vertical e horizontal do elevador serão os mesmos, independentemente da velocidade no vôo nivelado.

Consequentemente, o avião experimentará a mesma aceleração centrípeta, independentemente da velocidade no ar.

Como a velocidade tangencial é mais lenta, qualquer tipo de força centrípeta produzirá uma maior taxa de giro para uma aeronave mais lenta em oposição a uma aeronave mais rápida, e isso pode ser mostrado pela equação de aceleração centrípeta

$$ a_c = \ frac {v ^ 2} {r} $$

para que ambos os aviões lentos voem com uma verdadeira velocidade de vôo $ v_s = 100 $ nós e um rápido vôo de avião com uma verdadeira velocidade vértice $ v_f = 200 $ nós experimentem a mesma aceleração centrípeta.

$$ \ dfrac {v_s ^ 2} {r_s} = \ dfrac {v_f ^ 2} {r_f} = 4 \ \ dfrac {v_s ^ 2} {r_f} $$

ou $$ \ dfrac {1} {r_s} = \ dfrac {4} {r_f} $$

Consequentemente, $ r_s < r_f $; neste caso, $ r_f = 4 \ r_s $

Como a velocidade angular é igual à velocidade tangencial dividida pelo raio.

$$ \ omega = v / r $$

a velocidade angular da aeronave mais lenta será maior que a da aeronave mais rápida.

$$ \ omega_s = v_s / r_s $$

e

$$ \ omega_f = \ dfrac {v_f} {r_f} = \ dfrac {2 \ v_s} {4 \ r_s} = \ frac {1} {2} w_s $$

Assim, nosso avião duas vezes mais lento vira duas vezes mais rápido que o mais rápido nessas condições.

    
24.05.2017 / 04:28
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Outra maneira de explicá-lo em termos mais simples seria:

Dois veículos, dirigindo a 10m / se 100 m / s respectivamente, ambos executam curvas de 180 graus para a esquerda.

O problema é que cada carro deve fazer o giro de forma que o motorista tenha apenas uma aceleração lateral de 0.5G.

Para o carro viajando 10 m / s, isso significa um raio de 20 m. Este carro completará o turno em pouco mais de 6 segundos, cobrindo 62,8m.

Para o carro indo 100m / s, um raio de viragem de 2000m produzirá a mesma força lateral. Ele completará sua inversão de marcha em 63 segundos, cobrindo uma distância de 6283m.

Em suma, o carro mais lento pode fazer uma inversão de marcha muito mais rápido.

O mesmo pensamento pode ser aplicado ao vôo.

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Obrigado pelos votos positivos!

    
24.05.2017 / 10:42
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A palavra chave é "taxa" de turno. Isso significa que se você estiver viajando mais devagar, levará menos tempo para completar um giro de 360 graus do que se você estivesse indo rápido. É o mesmo que dirigir um carro.

Se você quiser completar o turno rapidamente em alta velocidade, você precisa de um ângulo de inclinação mais alto comparado ao ângulo que você precisa em baixa velocidade.

    
24.05.2017 / 05:51
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O peso não muda para velocidades diferentes, portanto, o levantamento também não muda se você mantiver o mesmo ângulo de inclinação. Em velocidade mais baixa, no entanto, a energia cinética, cuja direção precisa ser alterada em um giro, é menor, então a mesma força de sustentação tem menos trabalho a fazer.

Uma asa inclinada cria uma força lateral que é usada como a força centrípeta em um turno. Essa força está, na verdade, puxando a aeronave de lado para a nova direção do movimento. Ao entrar no turno, a força centrípeta acelerará a aeronave lateralmente e desacelerará seu componente de velocidade original, de modo que a direção do vetor de velocidade muda continuamente enquanto seu valor escalar permanece constante. Se houver menos velocidade para converter, o giro pode ser feito mais rapidamente.

    
24.05.2017 / 06:50
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Por favor, perdoe meu one-liner: porque é muito difícil virar uma bala em alta velocidade.

Mesmo ângulo de banco = > mesma força de rotação. Muito menos energia inercial para girar quando o avião voa lentamente.

    
24.05.2017 / 15:26
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Quando você liga, a aceleração é usada para redirecionar sua direção de viagem. Se a sua velocidade inicial for baixa (vôo lento), será necessária uma aceleração menor (ângulo do banco * tempo) para redirecionar sua viagem.

Se a sua velocidade inicial for alta (vôo SR-71 Mach 3.2), mais aceleração (ângulo do banco * tempo) será necessária para redirecionar sua viagem.

O ângulo do banco descreve a aceleração aqui porque ele efetivamente revisa uma parte da "elevação" na direção horizontal, o que causa a mudança de direção.

Claro que voando em linha reta e nivelada, o elevador é usado para neutralizar exatamente a força da gravidade. Em uma curva nivelada, parte do levantamento da asa é usada para alterar a direção da viagem (aceleração horizontal), e também o elevador traseiro é adicionado para aumentar o ângulo de ataque e causar um aumento temporário na elevação enquanto gira. (Isso pode atrasar você um pouco no turno pelo caminho.)

Portanto, a resposta simples é que há menos energia (tempo de aceleração *) gasto em transformar um objeto lento em um objeto rápido.

    
26.05.2017 / 02:37