Ar a 25 °C escoa sobre um tubo liso de 5 cm de diâmetro e 1,7 m de comprimento na velocidade de 4 m/s. Um fluido refrigerante a -15 °C escoa no interior do tubo, e a temperatura da superfície do tubo é essencialmente a mesma que a temperatura do refrigerante no interior. A força de arrasto exercida sobre o tubo pelo ar:

1. 0,4 N
2. 1,1 N
3. 8,5 N
4. 13 N
5. 18 N

(Para o ar, use , )

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

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

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,

O problema acontece agora. Não temos nenhuma fórmula analítica para calcular o coeficiente de arrasto. E aí? O que fazer agora?

Para resolvermos este problema, precisamos ir no gráfico da figura 7-17 e obter manualmente este valor. Visualmente, para o caso de um cilindro, obtemos um valor aproximado de (este sinal é de aproximadamente).

Continuando com os cálculos, a força de arrasto é:

OBS: a área corresponde a superfície frontal do escoamento sobre o cilindro. Ela foi calculada por .

Por questões de arredondamento do coeficiente de arrasto, nossa resposta diferiu um pouco das opções da questão. Contudo, aproximadamente, temos 1,1 N, o que corresponde a letra b).