Assim, com os valores de pressão estática, densidade e pressão total estabelecidos, a única incógnita remanescente é a velocidade do ar.
A velocidade do ar é a velocidade de movimento e direção de um volume de gás e pode ser calculada usando a equação que afirma o princípio de Bernoulli. Este princípio da física originalmente aplicado ao fluxo de fluidos. Ele estabelece a relação entre a velocidade do fluxo e a pressão - quando a velocidade aumenta, a pressão diminui simultaneamente. De acordo com a lei da conservação de energia, a pressão também pode ser interpretada como a energia potencial do fluido. O aumento da velocidade que vem com a diminuição da pressão demonstra uma transferência de energia mecânica. A energia total do sistema que está sendo observado não muda.
Sistemas de ar condicionado
Apesar de ter sido originalmente conceituado para o movimento de fluidos, o princípio de Bernoulli pode ser aplicado ao movimento de gases. A equação tem várias formas, cada uma derivada do original para se ajustar ao tipo de fluxo que está sendo medido e observado. Geralmente, existem dois tipos de fluxo - compressível e incompressível. Um fluxo compressível significa que a densidade do fluido ou gás que flui muda enquanto ele se move enquanto incompressível é exatamente o oposto. No caso de dutos de ar e componentes da tubulação de ar de sistemas de ar condicionado, o movimento do gás é considerado compressível. Mas em aerodinâmica, a equação para fluxo incompressível pode ser aplicada.
1. Descubra a pressão estática e a densidade do gás que flui. A equação de Bernoulli possui várias variáveis, cujos valores deverão ser preenchidos. As mais fáceis de determinar são a pressão estática e a densidade, pois podem ser consultadas nas tabelas de atmosfera padrão preparadas pelo Comitê Consultivo Nacional de Aeronáutica dos Estados Unidos (NACA). Essas tabelas podem ser facilmente pesquisadas e baixadas da Internet. Procure a altitude específica dada (indicada no problema) e veja a pressão estática e a densidade do fluxo de ar correspondentes.
A equação tem várias formas, cada uma derivada do original para se ajustar ao tipo de fluxo que está sendo medido e observado.
2. Calcule a pressão total. O próximo valor a ser determinado é a pressão total. De acordo com o princípio de Bernoulli, esta é a soma da pressão estática e da pressão dinâmica. Para problemas de sala de aula, esse valor geralmente é fornecido. No campo da aerodinâmica, a pressão total é medida por um tubo de Pitot. Este é um instrumento de medição de pressão instalado em aeronaves e ajuda os pilotos a determinar a velocidade do ar.
3. Insira os valores e obtenha a velocidade do ar. A equação de Bernoulli para fluxos incompressíveis na verdade contém uma variável para o potencial gravitacional. Incluído nesta variável está um para elevação. Mas na aerodinâmica, essa variável geralmente é descartada, pois a maioria das aeronaves voa em um nível constante. Assim, com os valores de pressão estática, densidade e pressão total estabelecidos, a única incógnita remanescente é a velocidade do ar. Derivando matematicamente uma forma da equação em que a variável para a velocidade do ar é a única que resta em um lado da equação, os valores determinados podem ser resolvidos e, assim, chegar à quantidade para a velocidade do ar.
O movimento de gases em invólucros, como dutos de ar e tubos, cai sob o tipo de fluxo compressível. O cálculo da velocidade do ar em tais casos é mais complexo. Uma vez que a densidade muda em vários pontos do recinto, o volume e a pressão também mudam e, conseqüentemente, a velocidade do ar também muda. A velocidade do ar dos gases que fluem em recintos é, portanto, uma média, determinada por meio de uma forma estatística do princípio de Bernoulli, e não por meio de sua equação linear simples original. Dependendo da complexidade do sistema fechado, pode haver uma grande quantidade de dados que precisam ser analisados. Os engenheiros usam modelos auxiliados por computador para resolver esses cálculos.
