Enunciado

O movimento de um pequeno foguete foi analisado no Exemplo 4.12, considerando o arrasto aerodinâmico desprezível. A velocidade final calculada de 369   m / s não era realista. Use o método de diferenças finitas de Euler da Seção 5.5 de aproximação de derivadas de primeira ordem, em uma planilha Excel, para resolver a equação de movimento para o foguete. Trace um gráfico da velocidade do foguete como uma função do tempo, considerando C A = 0,3 e um diâmetro do foguete de 700   m m . Compare com os resultados para C A = 0 .

Passo 1

Fala aí galera, bora pra mais um problema de Mecânica dos Fluidos. Do exemplo 4.12, com a adição do momento de arrasto, temos que:

F B y + F S y - ∫ a x ρ d V = ∂ ∂ t ∫ v ρ d V + ∫ v ρ V d A

A força de superfície é dada por:

F S = - 1 2 ρ A V 2 C A

Seguindo a análise do exemplo do problema:

d V d t = V e m e - 1 2 ρ A V 2 C A M 0 - m e t - g

Podemos escrever o termo da seguinte forma:

d V d t = f V , t → e q   1

Onde:

f V , t = V e m e - 1 2 ρ A V 2 C A M 0 - m e t - g → e q   2

Resolvendo a equação a equação 1, temos que:

V n + 1 = V n + ∆ t   f n

Onde o primeiro termo é a velocidade em n + 1 , f n é a função dada pela equação 2 e ∆ t   é o intervalo de tempo.

Nas condições iniciais:

V 0 = 0

t = 0

Usando o excel para no auxiliar, temos que, com o arrasto:

Já sem o arrasto:

Traçando o gráfico:

Resposta

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