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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 22

Um carro está se movendo a uma velocidade constante de 80   k m / h . Determine a velocidade a montante a ser usada na análise de escoamento do fluido se (a) o ar está calmo, (b) o vento está soprando na direção contrária ao movimento do carro a 30   k m / h e (c) o vento está soprando na mesma direção do movimento do carro a 50   k m / h .

Passo 1

Temos um carro andando com V = 80   k m / h . Para cada situação, devemos dizer qual velocidade devemos considerar para o ar na análise de escoamento. Tudo bem?

Na situação (a) o ar está calmo. Digamos que u ∞ ≅ 0 . Para a análise de escoamento, o que fazemos é aplicar a velocidade relativa do ar em relação ao carro. Ou seja, vamos considerar como referencial a velocidade do carro:

V r e l = u ∞ - V

V r e l = 0 - 80 = - 80   k m / h

Então, para esta situação, podemos usar a velocidade a montante como sendo 80   k m / h , na direção contrária ao movimento do carro.

Passo 2

Vamos agora para o item (b). Nesta situação, o ar sopra na direção contrária ao carro com u ∞ = - 30   k m / h . Usando como referencial a velocidade do carro, teremos:

V r e l = u ∞ - V

V r e l = - 30 - 80 = - 11 0   k m / h

Uma velocidade a montante de magnitude 110   k m / h .

Passo 3

Vamos agora para o item (c). Agora, o vento sopra na mesma direção do carro, com u ∞ = 50   k m / h . Aplicando o mesmo referencial dos itens anteriores:

V r e l = u ∞ - V

V r e l = 50 - 80 = - 3 0   k m / h

Então, neste caso podemos aplicar uma velocidade de 30   k m / h para realizar a análise do escoamento.

Resposta

(a) 80   k m / h .

(b) 110   k m / h .

(c) 30   k m / h .

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