(g) Como uma rotação em torno do seu próprio eixo influencia no arrasto do transdutor sonar?
Passo 1
Então, a gente tem uma questão que pergunta como a rotação de um transdutor de sonar em torno do seu próprio eixo afeta o arrasto que ele experimenta. Vamos trabalhar com conceitos de dinâmica dos fluidos e forças de arrasto para entender isso. Precisaremos entender o que é arrasto, como a rotação pode influenciar essa força e aplicar algumas fórmulas básicas para calcular ou descrever essa influência.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é força de arrasto. O arrasto é a força que atua contra o movimento de um objeto através de um fluido, como a água no caso do sonar. Essa força depende de vários fatores, incluindo a velocidade do objeto, a viscosidade do fluido, a área de contato e a forma do objeto.
Passo 3
Agora, vamos considerar a rotação do transdutor. Quando o transdutor gira em torno do seu próprio eixo, ele altera a maneira como a água flui ao seu redor. Essa rotação pode influenciar o arrasto de duas maneiras principais: mudando a área efetiva que enfrenta o fluxo de água e alterando a viscosidade aparente devido ao movimento rotacional.
Passo 4
Para quantificar isso, usamos a f��rmula do arrasto:
onde:
-
é a força de arrasto, -
é a densidade do fluido, -
é a velocidade relativa, -
é o coeficiente de arrasto, -
é a área de superfície.
Passo 5
A rotação pode afetar principalmente o coeficiente de arrasto
. Quando o transdutor gira, a superfície que está se movendo na direção do fluxo de água muda continuamente, o que pode reduzir a formação de camadas limites estáveis e diminuir o arrasto. Além disso, a rotação pode ajudar a espalhar a energia do fluxo de água, tornando o movimento mais suave e eficiente.
Passo 6
Também, a rotação pode influenciar a turbulência ao redor do transdutor. Movimentos rotacionais podem ajudar a minimizar a formação de zonas de baixa pressão que aumentam o arrasto, mantendo o fluxo de água mais uniforme e reduzindo a resistência que o transdutor encontra ao se mover.
Resposta
Então, resumindo, a rotação do transdutor de sonar em torno do seu próprio eixo tende a reduzir o arrasto que ele enfrenta. Isso acontece porque a rotação ajuda a diminuir o coeficiente de arrasto e a manter o fluxo de água mais estável e eficiente ao redor do transdutor.
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Supondo
I) a velocidade média e a vazão do líquido na tubulação;
II) a energia fornecida pela bomba;
III) a potência da bomba, em
© A força de arrasto sobre o modelo em teste é de
, nesse caso, estime a força de arrasto no protótipo; Para esse cálculo, usar: (massa específica do ar =
e massa específica do
);