Uma placa plana fina e quadrada tem 1,2 m de cada lado. O ar a 10 ^circ C escoa ao longo das superfícies superior e inferior da placa na direção paralela à aresta, com velocidade de 48 km / h. A superfície da placa é mantida a uma temperatura constante de 54 ^circ C. A placa é montada em uma escala que mede a força de arrasto de 1,5 N .
(a) Determine o regime do escoamento (laminar ou turbulento);

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma placa quadrada de 1,2 metros de lado, onde o ar está escoando paralelamente à placa com uma velocidade de 48 km/h. A placa está a uma temperatura constante de 54°C, e o ar tem 10°C. Queremos descobrir se o fluxo de ar sobre essa placa é laminar ou turbulento. Para resolver isso, vamos usar o conceito de Número de Reynolds, que ajuda a determinar o regime do escoamento. Precisamos das fórmulas para calcular o Número de Reynolds e algumas propriedades do ar na temperatura dada.

Passo 2

Primeiro, vamos converter a velocidade do ar de km/h para m/s, porque as unidades precisam estar compatíveis no cálculo do Número de Reynolds.
48 , km/h = 48 times 10003600 , m/s = 13,33 , m/s

Passo 3

Agora, vamos identificar o comprimento característico , que, neste caso, é o lado da placa: .

Passo 4

Precisamos da viscosidade cinemática do ar a 10°C. Consultando uma tabela de propriedades do ar, encontramos que a 10°C (283 K) é aproximadamente .

Passo 5

Com esses valores, podemos calcular o Número de Reynolds usando a fórmula:
Re = V times Lnu
Substituindo os valores:
Re = 13,33 , m/s times 1,2 , m1,5 times 10^-5 , m^2/s = 161,5 times 10^-5 approx 1,06 times 10^6

Passo 6

Agora, interpretamos o Número de Reynolds. Se , o fluxo é laminar. Se , o fluxo é turbulento. Nosso cálculo deu , que é maior que .

Resposta

O fluxo de ar sobre a placa está em regime turbulento.

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