Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 36
O esquema mostra um jato de ar descarregando verticalmente. Experiências mostram que uma bola colocada no jato fica suspensa em uma posição estável. A altura de equilíbrio da bola o jato depende de D, d, V, ρ, μ, e de W, em que W é o peso da bola. Análise dimensional é sugerida para correlacionar os dados experimentais. Determine os parâmetros que caracterizam este fenômeno.
Passo 1
Vamos lá! O enunciado já da de bandeija pra a gente quem a gente tem que relacionar com quem! Direto e reto!
Vamos escrever isso bonitinho:
Com isso temos:
Vamos nessa então descobrir os parâmetros que descrevem esse fenômeno!
Passo 2
Agora a gente vai listar as dimensões primárias desses parâmetros! A gente vai fazer isso usando se você quiser usar o e comparar a resposta final, tudo bem!
A gente usou as dimensões e , então:
Passo 3
Como vimos que temos que selecionar parâmetros dentro dos nossos parâmetros relevantes, que vão ser os parâmetros repetidos.
Relembando nossos parâmetros relevantes:
é o parâmetro dependente, então a gente já exclui ele!
Temos e com a mesma dimensão, vamos escolher o para ser um parâmetro repetido!
Entre os parâmetros relevantes que sobram, é interessante pegar os mais simples, dai já podemos tirar e .
Ficamos com:
Passo 4
A gente tem:
E:
Então ficamos com:
Logo vamos achar quatro grupos !
Passo 5
Agora sim, vamos encontrar o nosso primeiro grupo !!
Começando com o , onde vamos usar o:
Escrevendo suas dimensões básicas:
Equacionando:
Massa:
Comprimento:
Tempo:
Logo:
Substituindo , e , temos:
Organizando:
Passo 6
Para o a gente vai fazer relacionando com as variáveis repetidas! Só que a dimensão de é exatamente igual a dimensão de , então a relação vai ser a mesma, só precisamos substituir por :
Passo 7
Agora vamos de , dessa vez vamos descobrir a relação de com as variáveis repetidas:
Escrevendo suas dimensões básicas:
Equacionando:
Massa:
Comprimento:
Tempo:
Logo:
Substituindo
Organizando:
Passo 8
E finalmente, o último que é o com a relação de com os parâmetros repetidos:
Escrevendo suas dimensões básicas:
Equacionando:
Massa:
Comprimento:
Tempo:
Logo:
Substituindo
Organizando:
Uhuuuuul!!!
Resposta
Os parâmetros que caracterizam o fenômeno, são: