A pressão atmosférica local em Denver, Colorado (altitude ) é . O ar a essa pressão e a escoa com uma velocidade de sobre uma placa plana de . Determine a força de arrasto que age sobre a superfície superior da placa se o escoamento do ar é paralelo ao lado de de comprimento e ao lado de de comprimento.

Vamos também separar os dados fornecidos no problema.

Pressão do ar:

Temperatura do ar:

Velocidade do fluxo:

Dimensões da placa plana:

Área da placa plana:

Vamos precisar também encontrar algumas propriedade nas tabelas.

Pela Tabela A-9:

Viscosidade dinâmica do ar a :

A densidade do ar à temperatura  e pressão pode ser encontrada pela expressão:

Aqui,  é a pressão,  é a temperatura e  é a constante do gás. Substituindo por e por e por , temos o seguinte:

(a) Agora, com os dados coletados, vamos calcular a força de arrasto que age sobre a superfície superior para o ar fluindo paralelamente ao lado de de comprimento. A primeira coisa que faremos é calcular o número de Reynolds usando a seguinte expressão:

Onde,  é a densidade do ar,  é a velocidade do fluxo,  é o comprimento da placa e  é a viscosidade cinemática. Substituindo os termos da equação pelos dados coletados, temos:

Nós supomos que o valor do número de Reynolds crítico é . Como o valor obtido do número de Reynolds é maior que o valor crítico, o fluxo será laminar e turbulento combinado.

Então, podemos calcular o coeficiente de atrito usando a expressão abaixo.

Substituindo o número de Reynolds encontrado no passo anterior, temos:

Aqui, como o arrasto de pressão é zero, e, portanto, para uma placa plana, a força de arrasto que atua na superfície superior da placa pode ser calculada usando a fórmula abaixo:

Onde,  é a densidade do ar,  é a área da placa plana através da qual o ar está fluindo e  é a velocidade do fluxo. Substituindo os termos da equação acima pelos dados coletados e calculados, temos:

Portanto, a força de arrasto que atua na placa plana quando o ar flui paralelamente ao lado de de comprimento é .

Tranquilo até aqui?? Então segue comigo!!

(b) Agora, vamos calcular a força de arrasto que age sobre a superfície superior para o ar fluindo paralelamente ao lado de de comprimento. Como no feito anteriormente, vamos calcular o número de Reynolds. Assim temos:

Substituindo os termos da equação pelos dados coletados, temos:

Supomos que o valor do número de Reynolds crítico é . Como o valor obtido do número de Reynolds é maior que o valor crítico, o fluxo será laminar e turbulento combinado. Portanto, vamos calcular o coeficiente de atrito usando a expressão abaixo:

Substituindo o número de Reynolds encontrado no passo anterior, temos:

Dá mesma maneira que na letra , o arrasto de pressão é zero, e, portanto, para uma placa plana, a força de arrasto que atua na superfície superior da placa pode ser calculada usando a expressão abaixo:

Substituindo os termos da equação acima pelos dados coletados e calculados, temos:

Portanto, a força de arrasto que atua na placa plana quando o ar flui paralelamente ao lado de de comprimento é .