O deslocamento de um superpetroleiro é aproximadamente de 600 . 000   toneladas métricas. Esse navio tem comprimento L = 300   m , través (largura) b = 80   m e calado (profundidade) D = 25   m . O cargueiro navega a 7 ,   20   m / s na água do mar a 4 ° C . Para estas condições, estime (a) a espessura da camada limite na popa do navio, (b) o arrasto total de atrito superficial atuando sobre o navio e (c) a potência requerida para vencer a força de arrasto.

Passo 1

Listinha do que a gente precisa fazer:

- expessura da camada limite em x = L

- F D

- P = F D U

Informações importantes:

- comprimento: L = 30 0   m

- profundidade: D = 25   m

- largura: b = 80   m

- velocidade: V = 7,2   m / s

- água do mar a 4 ° C : ν = 1,6 ⋅ 10 - 6   m 2 / s , ρ = 1025   k g / m 3

Vamos começar!

Passo 2

Vamos avaliar a camada limite:

R e L = 1,35 ⋅ 10 9 > 5 ⋅ 10 5

Já que ela é predominantemente turbulenta, podemos usar a equação:

δ L = 0,382 R e L 1 5

Substituindo os dados do enunciado:

δ = 1,71   m

Passo 3

Para estimar a força de arrasto, já que a camada limite é turbulenta, vamos usar a fórmula:

F D = C D ρ V 2 A 2 ,   C D = 0 , 455 log ⁡ R e L 2,58

A = L b + 2 D

Substituindo os dados do problema:

F D = 1,6 ⋅ 10 6   N

Passo 4

E a potência:

P = U F D = 1,152 ⋅ 10 7 W

Resposta

δ = 1,71   m

F D = 1,6 ⋅ 10 6   N

P = 1,152 ⋅ 10 7 W

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