Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 45
O “spin” (giro em torno do próprio eixo) tem papel importante na trajetória de bolas de golfe, pinguepongue e tênis. Então, é importante conhecer a taxa com a qual o “spin” decresce para uma bola em voo. Supõese que o torque aerodinâmico, atuando sobre a bola em voo, dependa da velocidade da bola, , da massa específica do ar, , da sua viscosidade, , do diâmetro da bola, , da taxa de giro (velocidade angular), , e da profundidade (ou diâmetro) das cavidades da bola, . Determine os parâmetros adimensionais que resultam.
Passo 1
Nessa questão nós temos a relação funcional entre o torque aerodinâmico em uma bola giratória e outros parâmetros físicos. Com isso, queremos encontrar os termos que caracterizam esse fenômeno.
Passo 2
Para resolver essa questão vamos usar o teorema pi de Buckingham. Para o número de parâmetros temos:
Selecionando as dimensões primárias
E os parâmetros repetidos:
Passo 3
Nós temos grupos sem dimensão. Configurando as seguintes equações dimensionais:
Então,
Somando os expoentes:
Temos que a solução do sistema é:
Então:
Verifique usando as dimensões
Passo 4
Para o segundo grupo temos:
Então,
Somando os expoentes:
Temos que a solução do sistema é:
Então:
Verifique usando as dimensões
Passo 5
Para o terceiro grupo temos:
Então,
Somando os expoentes:
Temos que a solução do sistema é:
Então:
Verifique usando as dimensões
Passo 6
Para o quarto grupo temos:
Então,
Somando os expoentes:
Temos que a solução do sistema é:
Então:
Verifique usando as dimensões
A relação funcional é: