Exercício 6) Justifique se cada afirmativa abaixo é Verdadeira ou Falsa:
a) Quando um fluido se move sobre um corpo sólido, ele exerce forças de pressago normais à superfície e forças de cisalhamento paralelas à superfície ao longo de todo o volume do corpo
b) A componente das forças resultantes de pressão e cisalhamento que age na direção do escoamento é chamada de força de sustentação e a componente que age na direção normal à direção do escoamento é chamada de força de arrasto.
c) O arrasto de atrito é proporcional à área frontal. O arrasto de pressão é proporcional à área superficial e à diferença entre as pressões.
d) Tanto o atrito superficial (cisalhamento na parede) quanto a pressão, em geral, contribuem para o arrasto e para a sustentação.
a) Quando um fluido se move sobre um corpo sólido, ele exerce forças de pressago normais à superfície e forças de cisalhamento paralelas à superfície ao longo de todo o volume do corpo
b) A componente das forças resultantes de pressão e cisalhamento que age na direção do escoamento é chamada de força de sustentação e a componente que age na direção normal à direção do escoamento é chamada de força de arrasto.
c) O arrasto de atrito é proporcional à área frontal. O arrasto de pressão é proporcional à área superficial e à diferença entre as pressões.
d) Tanto o atrito superficial (cisalhamento na parede) quanto a pressão, em geral, contribuem para o arrasto e para a sustentação.
Passo 1
O enunciado apresenta quatro afirmativas sobre as forças que um fluido em movimento exerce sobre um corpo sólido e pede para justificarmos se cada uma é Verdadeira ou Falsa. O conteúdo envolve mecânica dos fluidos: definições de esforço normal (pressão), esforço tangencial (cisalhamento), e decomposição das forças resultantes em arrasto (drag) e sustentação (lift), além das contribuições de atrito de parede e distribuição de pressão.
Passo 2
Afirmativa (a): “Quando um fluido se move sobre um corpo sólido, ele exerce forças de pressão normais à superfície e forças de cisalhamento paralelas à superfície ao longo de todo o volume do corpo.”
Um fluido só exerce tensões (pressão e cisalhamento) na superfície de contato com o corpo, não dentro do seu volume. Logo, dizer “ao longo de todo o volume do corpo” está incorreto. Portanto a afirmativa é Falsa.
Um fluido só exerce tensões (pressão e cisalhamento) na superfície de contato com o corpo, não dentro do seu volume. Logo, dizer “ao longo de todo o volume do corpo” está incorreto. Portanto a afirmativa é Falsa.
Passo 3
Afirmativa (b): “A componente das forças resultantes de pressão e cisalhamento que age na direção do escoamento é chamada de força de sustentação e a componente que age na direção normal à direção do escoamento é chamada de força de arrasto.”
Por definição, arrasto é a componente da força resultante paralela à direção do escoamento, e sustentação
é a componente perpendicular ao escoamento. A afirmativa inverte os termos, então é Falsa.
Por definição, arrasto
Passo 4
Afirmativa (c): “O arrasto de atrito é proporcional à área frontal. O arrasto de pressão é proporcional à área superficial e à diferença entre as pressões.”
Na verdade, o arrasto de atrito (skin friction) varia com a área de superfície molhada do corpo, enquanto o arrasto de pressão (form drag) relaciona-se principalmente à área frontal projetada e à diferença de pressão entre frente e fundo do corpo. A afirmativa também inverte as dependências, portanto é Falsa.
Na verdade, o arrasto de atrito (skin friction) varia com a área de superfície molhada do corpo, enquanto o arrasto de pressão (form drag) relaciona-se principalmente à área frontal projetada e à diferença de pressão entre frente e fundo do corpo. A afirmativa também inverte as dependências, portanto é Falsa.
Passo 5
Afirmativa (d): “Tanto o atrito superficial (cisalhamento na parede) quanto a pressão, em geral, contribuem para o arrasto e para a sustentação.”
A força de cisalhamento atua tangencialmente à superfície e seu resultado pode ter componentes nas direções paralela e perpendicular ao escoamento, gerando tanto arrasto quanto sustentação (no caso de superfícies inclinadas). O mesmo vale para a distribuição de pressão. Assim, a afirmativa é Verdadeira.
A força de cisalhamento atua tangencialmente à superfície e seu resultado pode ter componentes nas direções paralela e perpendicular ao escoamento, gerando tanto arrasto quanto sustentação (no caso de superfícies inclinadas). O mesmo vale para a distribuição de pressão. Assim, a afirmativa é Verdadeira.
Resposta
a) F
b) F
c) F
d) V
b) F
c) F
d) V