O efeito do hovercraft é criar uma bolsa de ar com uma pressão relativamente elevada. Nós iremos trabalhar com potenciais relativamente pequenas e velocidades do ar relativamente pequenas e velocidades do ar relativamente pequenas, podemos então considerar que o escoamento é imcompressível. Denomina-se a todo o fluído imcompressível em que a massa volúmica não varia.

Sabemos que o ar dentro da saia terá uma massa volúmica que não será muito diferente da massa volúmica do ar atmosférico.



P - Peso (N); 

∆p - variação da pressão (Pascal)

A - Área do hovercraft em planta (m² )



O peso colocado no cimo da base, condiciona a pressão do ar dentro da saia, e consequentemente, a velocidade de escoamento e linhas de corrente: P = ∆p.A

Com isto, temos os princípios fundamentais para a equação de Bernoulli:

• Escoamento imcompressível (porque não vamos ter potências muito grandes nem cargas muito grandes);
• Efeitos viscosos desprezáveis (porque tem um efeito viscoso pequeno);
• Linhas de corrente (aplica-se ao longo de uma linha de corrente - entre "1" e "2")



NOTA: Linha de corrente: linha que em todos os pontos é tangente ao vector velocidade, se um escoamento for estacionário, não estiver a variar no tempo, uma linha de corrente coincide com a linha de trajectória das partículas.

(como z₁≈z₂, as duas cotas anulam-se, podendo não ser consideradas na equação global)

p₁ – pressão em 1

½ pv₁² - pressão dinâmica em 1

A expressão simplificada:

  p₁ = p₂ + 1/2 pv₂²

A partir do momento que se escolhe a área do hovercraft e a carga que ele tem de sustentar, condiciona-se a diferença de pressão e portanto a determinar qual vai ser a velocidade com que o ar vai sair do hovercraft.

 O ventilador precisa de ter mais potência pedida à rede eléctrica- isto depende do rendimento.

A altura a que o hovercraft vai estar do chão vai depender do caudal.

A potência fornecida ao fluído é:         

Pot - Potência fornecida ao fluído

Δp - variação de pressão

Q - caudal

 A potência que o ventilador pede á corrente eléctrica é igual a:  



Pot_eléctrica – potência eléctrica do ventilador

Δp – variação de pressão

η - rendimento

Q - caudal

Com a optimização, determinamos o caudal , ficando assim determinado a que altura do chão o hovercraft irá deslizar.                                  

                   

Q - caudal

Ψ – perímetro da saia

h - a altura a que a saia se encontra do chão

𝑣₂ – velocidade de escoamento

A estabilidade do hovercraft vai depender da altura a que este está do chão. Quanto menor a altura mais estável será.

Contudo, não se pode diminuir excessivamente a altura, sob o risco de o hovercraft não deslizar graças ao atrito. Temos então várias hipóteses para o rebordo da saia:

Nesta primeira hipótese, com o rebordo da saia voltado para fora, a altura a que a saia está do chão é igual à altura (h) de saída do caudal.

Já com o rebordo da saia a direito, a altura a que a saia se encontra do chão é maior que a altura (h). Isto porque o fluído não faz curvas a 90º.

Melhorando as condições anteriores, pegamos na hipótese do rebordo da saia estar voltado para dentro. Desta  forma, a altura a que a periferia da saia está do chão é ainda superior à altura (h) do caudal, criando assim, as condições ideias para o deslizamento do hovercraft.

Em condições exageradas o efeito não será o pretendido :

O que acontecerá é o que está representado na figura ao lado em que a altura do caudal é igual á altura a que o hovercraft está do chão, uma vez que o ar  vai ignorar a reentrância, fará um remoinho e sairá de forma semelhante à primeira hipótese. Logo, não se tira partido com o exagero.

Outra boa hipótese seria:

Um hovercraft com  uma saia de folha dupla, para provocar o escoamento do ar e a sobre pressão (a diferença entre a pressão do lado de dentro e no exterior).

Para maior estabilidade interessa que o centro de massa esteja relativamente baixo. Equilibrar o peso posto em cima com o de baixo e colocado no centro da base.

Com uma bolsa maior o peso posto em cima é melhor suportado pela equação de Bernoulli a pressão do ar dentro do hovercraft é maior.

Para finalizar, uma possível hipótese para estabilizar a saia será colocar um arame no rebordo , de forma a manter a estrutura da saia intacta.

No fim deste encontro, foi proposto ao professor uma palestra na nossa escola, sobre física aplicada ao hovercraft. Á qual este aceitou de imediato! A palestra será no dia 9 de Fevereiro as 15:00 h.

Queríamos também informar que todos os desenhos ou fórmulas aqui colocados são da autoria do Professor Doutor José Maria André, a quem, mais uma vez, agradecemos pela disponibilidade para este projecto.

No dia 15 de Novembro de 2010, o grupo reuniu-se para começar a construir os pequenos protótipos do projecto. Para tal utilizou-se a seguinte lista de materiais:

ü  Caixa de CD’s;

ü  CD’s;

ü  Funil;

ü  Gargalos de garrafas;

ü  Película de Parafilme;

ü  Cola e fita-cola;

ü  Balões (todos do mesmo tamanho e da mesma marca, de forma a não influenciar as experiências).

Assim, fizemos várias experiências. A primeira foi, virando o funil ao contrário e colocando um balão cheio de ar no lado tradicional de escoamento(o outro lado fica poisada na bancada). E verificámos que o balão se esvaziava rapidamente (aproximadamente 3 segundos). Achamos que isto se deve á massa do funil e ao facto de ter uma grande superficie de saíde de ar.



Seguidamente, pegámos na caixa dos CD’s e utilizámos a parte que os suporta, para fazer a base do hovercraft, (ficando com a aparência aproximada do funil, mas neste caso com massa bastante inferior). E voltamos a colocar um balão cheio de ar. Com esta experiência o hovercraft já se aguentou mais tempo em movimento, isto porque o balão demorou mais tempo a esvaziar-se (aproximadamente 9 segundos).





Para verificar se o tempo do balão a esvaziar-se dependia, realmente, da área de “escape” do ar, fizemos diminuir o buraco colocando fita-cola e tapámos todas as possíveis “fugas” de ar na lateral do suporte. E notámos uma ligeira diferença, que nos comprovou essa relação, entre a área de escape do ar e o tempo de duração do movimento.


De forma a melhorarmos ainda mais as condições para o movimento deste nosso pequeno protótipo lixámos a base de forma a apenas a borda do suporte tocar na superfície, neste caso, na bancada. E, mais uma vez, aquando da experiência notámos também uma pequena diferença, algo significativa, que vem confirmar que o Hovercraft funciona melhor com a diminuição do atrito.



Depois desta experiência, montámos outro protótipo, desta vez com um CD onde colá-mos um gargalo de uma garrafa no sítio do orífio do CD e, no CD fizemos uma bolsa com a película de parafilme, na tentativa de simularmos a saia de um Hovercraft. Por fim, enchemos o balão que colocá-mos no gargalo da garrafa e largámo-lo. O resultado obtido foi: o ar do balão encheu a tal bolsa até se esvaziar, mas não conseguimos pôr o protótipo em movimento. Achamos que isso foi devido ao facto do atrito entre a bolsa e a superfície (a bancada) e também, devido, possivelmente a uma errada construção da bolsa- (formato e material).



Tentámos ainda fazer outra construção, nas mesmas linhas da anterior, só que desta vez com um pequeno buraco na bolsa de forma ao ar, do balão, ter um local específico por onde sair e assim, poder ganhar um movimento típico de um Hovercraft. Contudo, os resultados obtidos foram semelhantes aos anteriores.