A força de arrasto de um fluido em movimento em contato com um objeto é devida aos efeitos combinados da pressão e das forças de cisalhamento na superfície do objeto, na direção do escoamento. Apresente um exemplo em que a força de arrasto é
resultante predominantemente por efeitos de forças de pressão.

Passo 1

O enunciado pede um exemplo de corpo imerso em escoamento para o qual a força de arrasto seja gerada quase totalmente pela distribuição de pressão na superfície (arrasto de pressão), e não pelo atrito viscoso (arrasto de cisalhamento). O conteúdo envolvido é a decomposição da força de arrasto em componentes de pressão e de atrito de parede.

Passo 2

Lembrete teórico: a força de arrasto total D em um corpo imerso num fluido em escoamento tende a ser
D = D_{\text{pressão}} + D_{\text{atrito}}.ã
Em corpos delgados e aerodinâmicos (perfil fino, fluxo laminar aderente) predomina D_{\text{atrito}}. Já em corpos “batatas” ou retos (bluff bodies), ocorre separação da camada-limite e formação de vórtices na retaguarda, o que gera grande diferença de pressão entre a face dianteira e a face traseira – daí D_{\text{pressão}}ã domina.

Passo 3

Exemplo clássico: uma placa circular (ou disco) disposta perpendicularmente à direção do escoamento uniforme, com número de Reynolds moderado a elevado (por exemplo,
\Re = \tfrac{\rho U D}{\mu}\sim10^4 a 10^6).

Passo 4

Explicação do porquê:
  1. Logo à montante da placa, o fluido “atrapalha” e a pressão adveio sobre a face frontal é alta.
  2. Na retaguarda, o fluido se separa imediatamente nas bordas, formando um grande wake de baixa pressão.
  3. A diferença de pressão entre a frente e o wake gera quase toda a força de arrasto.
  4. A área de contato lateral é pequena e a camada limite se separa antes de desenvolver atrito significativo, de modo que D_{\text{atrito}}\ll D_{\text{pressão}}ã.

Resposta

Como exemplo, considere uma placa circular rígida colocada com sua face plana normal ao escoamento (disco perpendicular). Nesse caso, a maior parte do arrasto é devida à diferença de pressão entre a face frontal de alta pressão e a retaguarda de baixa pressão, caracterizando arrasto por pressão dominante.

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