(Cap 14 - Ex 43) As linhas de correntes horizontais em torno das asas de um pequeno avião são tais que a velocidade sobre a superfície superior é igual a 70,0m/s e sobre a superfície inferior é igual a 60,0m/s. Se a área da asa é igual a 16,2 m 2 , qual é a força vertical resultante (incluindo o efeito da gravidade) sobre o avião? A densidade do ar é igual a 1,20 k g / m 3 .

Passo 1

Falaii tudo belezinha??

Iremos aplicar a equação de Bernoulli ao ar que passa pela asa.

p 1 + ρ g y 1 + 1 2 ρ v 1 2 = p 2 + ρ g y 2 + 1 2 ρ v 2 2

Manipulando

P 1 + 1 2 ρ v 1 2 = P 2 + 1 2 ρ v 2 2

P 1 - P 2 = 1 2 ρ v 2 2 - v 1 2

∆ P = 1 2 ρ ( v 2 2 - v 1 2 )

Deixe o ponto 1 na superfície superior e o ponto 2 na superfície inferior. Negligencie o termo ρ g ( y 1 - y 2 ) na Equação de Bernoulli. Ao calcular a força total, tomaremos como + y para cima.

Passo 2

Assim, partindo da equação do ar que passa pela asa, temos

∆ P = 1 2 ρ ( v 2 2 - v 1 2 )

= 1 2 1,20 k g m 3 70 m s 2 - 60 m s 2 = 780   P a

Passo 3

A força total exercida pelo ar é

p 2 A - p 1 A = ∆ P ⋅ A

p 2 A - p 1 A = 780   P a 16,2   m 2 = 12,600   N

A força total é para cima.

A pressão é mais baixa onde a velocidade do fluido é maior.

Resposta

12,600   N

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