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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Frank White - Mecânica dos Fluidos- Ed: 6º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 109

O recorde mundial de consumo automobilístico, 5.383 km por litro, foi estabelecido em 2005 pelo PAC-CAR II, Figura P7.109, construído por alunos do Instituto Federal Suíço de Tecnologia (ETH) de Zurique [52]. Esse pequeno carro, com peso líquido de 285 N e altura de apenas 0,75 m, realizou um percurso de 21 km a 30 km/h para estabelecer o recorde. Ele tem um coeficiente de arrasto registrado de 0,075 (comparável ao de um aerofólio), com base na área frontal de 0,27 m2. (a) Qual é o arrasto do pequeno carro durante o percurso? (b) Qual é a potência de propulsão necessária? (c) Pesquise um pouco e explique por que um valor de km por litro é totalmente ilusório neste caso particular.

Passo 1

E aí, galera, tudo bem? MecFlu pode parecer difícil, mas cola aqui que eu vou te ajudar!

Nessa questão, temos um pequeno carro de área frontal A = 0,27   m ² e um coeficiente de arrasto C A = 0,075 . O carro realiza um percurso a uma velocidade de V = 30 k m h = 8,33   m / s .

A letra (a) nos pede então pra calcular a força de arrasto durante o percurso. A fórmula pra força de arrasto é:

F A = C A   ρ 2 V ² A

Sendo ρ = 1,2   k g / m ³ a massa específica do ar a temperatura ambiente.

Substituindo as grandezas na fórmula:

F A = 0,075 1,2 k g m 3 2 8,33 m s 2 0,27   m ² = 0,84   N

Passo 2

A letra (b) nos pede pra calcular a potência de propulsão necessária pro carro vencer o arrasto. Essa grandeza é dada pela equação abaixo:

P = F A V

Dessa maneira, basta a gente substituir a força de arrasto encontrada no Passo 1:

P = 0,84   N 8,33   m / s = 7,02   W

Passo 3

E pra finalizar questão, a letra (c) nos pergunta por que medir a eficiência desse carro específico em k m / L é errado.

Bem, essa grandeza, k m / L , é usada pra medir a eficiência em veículos e funcionam om combustíveis líquidos. Já esse modelo de carro específico funciona com uma pequena célulade hidrogênio, logo essa grandeza não reflete o verdadeiro funcionamento do veículo.

Resposta

(a) O arrasto do carro é F A = 0,84   N

(b) A potência do carro é P = 7,02   W

(c) Esse carro funciona com uma pequena célula de hidrogênio, logo k m / L não é uma grandeza que reflete seu funcionamento.

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