Marina deseja conhecer o coeficiente de arrasto CD do conjunto ciclistabicicleta. Ela mediu a área frontal projetada e encontrou o valor de 0,30 m^2. De posse desse valor, ela desceu uma colina com uma inclinação de 10^circ. A massa da bicicleta é igual a 8 kg e a de Marina 50 kg . Considere que a velocidade constante de descida da colina seja de 15 km / h. Assim sendo, ajude Marina e calcule o coeficiente de arrasto CD do conjunto ciclistabicicleta. Calcule a força de arrasto do conjunto, considerando desprezível o atrito das rodas com o solo.
FD=CD cdot rho2 cdot V^2 cdot A
Lembre-se que:
rhoAR=1,2 kg / m^3

Passo 1

Beleza, o exercício pede pra gente achar o coeficiente de arrasto e a força de arrasto de Marina mais a bike descendo uma ladeira de a . A gente sabe:
  • Conteúdo: equilíbrio de forças e fórmula de arrasto .
  • Vamos precisar de: converter velocidade pra , decompor o peso no plano inclinado (força peso paralela à rampa ), usar densidade do ar , área , massa total e gravidade .

Passo 2

Converter a velocidade:
V = 15 km/h = 15,10003600 m/s = 4,17 m/s

Passo 3

Como a descida é a velocidade constante, a componente do peso paralela à rampa é igual à força de arrasto:
FD = mg,sintheta = 58cdot 9,8 cdot sin(10^circ)
Calculemos:
FD approx 58cdot 9,8 cdot 0,17365 approx 98,7 N , então

Passo 4

Agora isolamos FD = CD ,rho2,V^2,A Longrightarrow CD = 2,FDrho,V^2,A na fórmula do arrasto:
CD = 2cdot 98,71,2cdot (4,17)^2cdot 0,30 approx 197,41,2cdot 17,36cdot 0,30 approx 197,46,25 approx 31,6
Substituindo os valores:

Resposta

Coeficiente de arrasto e força de arrasto

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