Qual é o significado físico do número de Reynolds? Como ele é definido para escoamento externo ao longo da placa de comprimento
?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pergunta sobre o número de Reynolds e como ele é definido para um escoamento externo ao longo de uma placa de comprimento
. Basicamente, vamos explorar o que esse número representa na física dos fluidos e como aplicá-lo nesse contexto específico.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é o número de Reynolds. Ele é uma grandeza adimensional que compara duas forças importantes em um fluido: as forças inerciais (que estão relacionadas ao movimento do fluido) e as forças viscosas (que dizem respeito à resistência interna do fluido ao escoamento). A fórmula geral do número de Reynolds é:
Passo 3
Agora, vamos detalhar o que significa isso na prática. Se o número de Reynolds for baixo (
pequeno), as forças viscosas dominam, e o fluido tende a escoar de forma suave e ordenada, o que chamamos de escoamento laminar. Por outro lado, se o número de Reynolds for alto (
grande), as forças inerciais predominam, levando a movimentos mais turbulentos e desordenados no fluido.
Passo 4
Para definir o número de Reynolds em um escoamento externo sobre uma placa de comprimento
, precisamos considerar algumas características específicas desse tipo de fluxo. O escoamento externo significa que o fluido está fluindo sobre a superfície externa da placa, como o ar soprando sobre uma asa de avião.
Passo 5
A fórmula para o número de Reynolds nesse caso leva em conta a velocidade do fluido (
), o comprimento característico da placa (
) e a viscosidade cinemática do fluido (
). A expressão fica assim:
Aqui:
-
é a velocidade do fluido em relação à placa. -
é o comprimento da placa que o fluxo está percorrendo. -
é a viscosidade cinemática do fluido, que mede a resistência interna do fluido ao movimento.
Resposta
O número de Reynolds é uma quantidade adimensional que compara as forças inerciais às forças viscosas em um fluido, ajudando a determinar se o escoamento será laminar ou turbulento. Para um escoamento externo ao longo de uma placa de comprimento
, o número de Reynolds é definido por: