Enunciado

Ar a 75 °C escoa sobre a superfície de uma placa plana de 2 m de comprimento e 2 m de largura a uma temperatura de 5 °C e uma velocidade de 1,5 m/s. A força de arrasto agindo sobre a placa é

  1. 2,8 N
  2. 12,3 N
  3. 13,7 N
  4. 15,4 N
  5. 20,0 N

(Para a água, use ν = 0,658 ⋅ 10 - 6   m 2 / s , ρ = 992   k g / m 3 )

Passo 1

Todas as propriedades que iremos precisar para a questão já nos foi fornecida! Então vamos lá.

Como queremos calcular a força de arrasto, precisamos utilizar a seguinte equação:

F D = 1 2 ⋅ C D ⋅ ρ ⋅ V 2 ⋅ A

Dentre todas as variáveis, a única que nos falta é o coeficiente de arrasto. Portanto, precisamos calculá-lo inicialmente. Para isto, precisamos saber o regime de escoamento do fluido.

Logo, começaremos calculando o número de Reynolds. Logo,

R e = V L ν = 1 , 5 ⋅ 2 0 , 658 ⋅ 10 - 6 = 4,56 ⋅ 10 6

Como o escoamento do ar é paralelo ao lado mais longo da placa e R e > 5 ⋅ 10 5 , temos um escoamento combinado laminar e turbulento. Utilizando então a relação apropriada para o coeficiente de arrasto, temos:

C D = 0,074 R e 1 / 5 - 1742 R e

C D = 0,074 ( 4,56 ⋅ 10 6 ) 1 / 5 - 1742 4,56 ⋅ 10 6 = 0,003065

Portanto, a força de arrasto é:

F D = 1 2 ⋅ 0,003065 ⋅ 992 ⋅ 1,5 2 ⋅ 4 = 13,7   N

Logo, temos a letra c).

Resposta

Letra c).

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