Enunciado

Você precisa estimar a velocidade de um avião hipersônico viajando com número de Mach 7 a 36.576 m. Não dispondo de uma tabela atmosférica em mãos, você se lembra que ao longo da estratosfera (altitude aproximadamente entre 10.800 e 21.600 m) a temperatura é aproximadamente constante a 217 K, e resolve considerar essa temperatura para seus cálculos. Depois, obtendo dados mais apropriados, você recalcula a velocidade. Qual foi a porcentagem de erro? Qual teria sido o erro percentual se você tivesse usado os dados ao nível do mar?

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem?

Consideremos:

T = 217   K         z 1 = 36576   m         M 1 = 7     |

Obs: Propriedades do ar (Tabela A.6). R = 286,9 J K g K k = 1,4     c p = 1004 J K g K ;

Passo 2

Sabemos que a velocidade do som:

c = k R T

E que a velocidade do avião depende da velocidade do som, de modo que:

V = M c

Como sabemos que a temperatura equivalente a altitude dada no problema é de T = 217   K , temos:

c 1 = 1,4 * 286,9 * 2 17 = 295 m s

Então a velocidade do avião é de:

V 1 = 7 * 295 = 2065 m s

Passo 3

Para a altitude de z = 36576   m , o real valor da temperatura pode ser encontrado (interpolando) na tabela A.3, com o valor de T = 242   K .

Para o valor da velocidade do som:

c 2 = 1,4 * 286,9 * 2 42 = 312 m s

Então a velocidade do avião é de:

V 2 = 7 * 312 = 2183 m s

O erro pode ser dado por:

V 1 - V 2 V 2 = - 5,42   %              

E assumindo que a velocidade do som ao nível do mar é de c = 340 m s , temos:

V a t m = 7 * 340 = 2380 m s

E este erro é:

V a t m - V 2 V 2 = 9,8   %              

Resposta

Portanto: V 1 - V 2 V 2 = - 5,42   %        

V a t m - V 2 V 2 = 9,8   %

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