A FÍSICA POR TRÁS DA CAPA DO BATMAN: É POSSÍVEL PLANAR?

Os fãs do Cavaleiro das Trevas já têm um bom motivo para voltar a Gotham. No dia 29 de julho, a Prime Video lançou a segunda temporada da animação Batman: Cruzado Encapuzado (Batman: Caped Crusader), trazendo dez novos episódios que resgatam a atmosfera sombria e investigativa das primeiras histórias do herói.

Com uma belíssima estética noir inspirada nos anos 1940, a série acompanha os primeiros passos de Batman em sua incansável cruzada contra o crime. Em uma Gotham City dominada pela corrupção policial e pelo crime organizado, o vigilante precisa enfrentar sua galeria de vilões em uma nova roupagem.

Mas, além das investigações, perseguições e confrontos, existe uma pergunta que sempre desperta a curiosidade de quem gosta de ciência: seria realmente possível o Batman planar utilizando apenas sua capa?

Aproveitando o retorno do Homem-Morcego às telas, compartilho a seguir um trecho do livro A Física e os Super-Heróis – Vol. 2, no qual analiso, à luz da Física, como esta habilidade do herói poderia funcionar no mundo real.

4.5 A física do voo

Em algumas cenas das aventuras do homem morcego, é comum o vermos mergulhando do alto de prédio para em seguida planar sobre as ruas. Para que Batman pudesse voar sobre a cidade de Gotham, sua capa deveria utilizar os princípios da sustentação aerodinâmica, como num planador, e deveria ser mais parecida com uma asa-delta ou Wingsuit (aquelas roupas especiais com asas que permite planar em queda livre). Pode-se fazer uma análise da física envolvida no voo de uma asa-delta e aplicá-la na capa utilizada por Batman para saber o que ela necessitaria para planar.

Toda a física envolvida nesse processo é muito parecida com a que possibilita o voo das aeronaves, em que um dos preceitos que a sustenta é o chamado Princípio de Bernoulli. Daniel Bernoulli (1700-1782) foi um matemático suíço que se notabilizou pelos estudos da aplicação da matemática à mecânica dos fluidos. No preceito de sua alcunha, o cientista demonstrou que, se a velocidade de um fluido, como o ar, aumenta em uma linha de corrente, sua pressão diminui.

Quando as aeronaves estão em voo, há uma diferença de pressão entre a parte de cima e a de baixo de suas asas, devido ao seu formato. Isso ocorre, pois essas asas não são perfeitamente planas nesses dois pontos, apresentando a parte de cima levemente mais encurvada que a oposta (veja o tópico “A capacidade de voar”, no capítulo destinado ao Superman presente no Vol.2).

Figura 4.3 – A diferença entre as extremidades inferior e superior de uma aeronave contribui para seu voo de acordo com o Princípio de Bernoulli.

Essa diferença na curvatura é determinante para criar uma diferença de pressão entre esses locais. Ao mover-se horizontalmente em direção à asa, momentos antes de começar a percorrê-la, o ar é separado, levando o mesmo tempo para passar por esses dois caminhos diversos. Assim, o ar que passa pelo caminho mais longo (parte de cima) é acelerado, apresentando maior velocidade. Isso faz com que a pressão nesse ponto da asa seja menor que a de baixo, gerando uma força orientada verticalmente para cima, chamada de “força de sustentação”. Esse princípio é utilizado no voo da maior parte das aeronaves, como um avião ou uma asa-delta.

Estudos mais recentes da dinâmica dos fluidos têm trazido explicações complementares — para alguns até mesmo mais completas do que a baseada apenas no princípio de Bernoulli — para elucidar a sustentação no ar de qualquer tipo de planador ou outros tipos de aeronaves. Quando um fluido entra em contato com uma superfície adere a ela (pela ação da chamada força de adesão), passando a seguir seus contornos. Se considerarmos uma superfície abaulada, essa mudança na direção de movimento do fluido é chamada de “efeito coanda”. Para ver esse efeito na prática, pegue um copo ou uma garrafa de vidro e coloque-o debaixo de um filete d’água. Ao encontrar essa superfície, por conta de sua viscosidade, a água junta-se a ela, passando a mover-se de acordo com sua curvatura (Figura 4.4).

Figura 4.4 – Representação do efeito coanda. Após entrar em contato com a superfície abaulada de uma colher, o fluxo de água adere a ela e segue seus contornos.

Veja como isso se aplica às asas de uma aeronave. De acordo com a primeira lei de Newton, para que o ar (um fluido) mude a direção de seu escoamento ao passar pela parte abaulada da asa, é necessário que essa superfície lhe aplique uma força. A terceira lei de Newton diz que o fluido, por reação, aplica sobre as asas uma força igual e de sentido oposto, que contribui para o aparecimento da força de sustentação. Ao terminar de percorrer as asas, o ar não está mais em seu movimento horizontal, sendo encurvado para baixo. A quantidade de ar desviada verticalmente para baixo, assim como sua velocidade, será determinante para a contribuição do efeito coanda na sustentação de uma aeronave. Como se pode perceber, para colocar grandes massas voando pelos ares, não é nada muito simples. Batman deve ter pleno conhecimento em aerodinâmica; para que possa planar com suas asas, elas devem ser rígidas, como a retratada no filme Batman Begins, e oferecer as mesmas condições físicas de uma asa-delta.

Também se tem outra contribuição da terceira lei de Newton para sustentação de algumas aeronaves. Em alguns casos, como nas asas-deltas, há uma leve inclinação de suas asas para cima. Com isso, ao se mover para frente, elas empurram o ar, defletindo-o para baixo. O ar reage aplicando uma força contrária e de mesma intensidade sobre as asas. Essa força possui dois componentes, o de sustentação e o de arrasto, sendo esse último oposto à direção do movimento da asa delta. A força de sustentação é vertical e mantém a aeronave no ar. Para isso, ela deve ser maior ou igual à força peso e depende do ângulo do movimento de queda, da velocidade relativa entre o ar e a aeronave e da densidade do ar.

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