Questão 1. (Peso:20%) Explique:
(b) Por que a bola de golfe tem cova na sua superfície?

Passo 1

O enunciado pede para explicar por que as bolas de golfe têm covinhas na superfície. O conteúdo envolvido é mecânica dos fluidos, em especial o conceito de camada limite e arrasto aerodinâmico, e vamos precisar entender como o formato da superfície influencia o coeficiente de arrasto.

Passo 2

Para começar, vale lembrar que a força de arrasto (ou “drag”) que o ar exerce sobre uma esfera em movimento pode ser escrita como
F_d = \tfrac12\,\rho\,v^2\,C_d\,A
onde \rho é a densidade do ar, v é a velocidade da bola, A é a área de seção transversal e C_d é o coeficiente de arrasto, que depende do perfil de escoamento em torno da bola.

Passo 3

Num corpo totalmente liso, a camada limite que adere à superfície tende a ser laminar (com escoamento ordenado). Essa camada laminar se desprende precocemente da superfície, formando uma grande zona de recirculação (vácuo) atrás da bola. Isso aumenta o arrasto de pressão e faz C_d ficar alto, reduzindo o alcance.

Passo 4

As covinhas na bola “bagunçam” a camada limite, tornando-a turbulenta. Uma camada limite turbulenta tem maior energia próxima à parede, o que faz com que o escoamento permaneça aderido por mais tempo antes de se separar. Consequentemente, a zona de vácuo atrás da bola diminui, reduzindo o arrasto de pressão e, assim, diminuindo C_d.

Passo 5

Com C_d menor, a força de arrasto F_d fica menor para a mesma velocidade v. Isso significa que a bola perde menos energia para o ar durante o voo, aumentando significativamente a distância percorrida.

Resposta

As covinhas servem para tornar a camada limite turbulenta, atrasar o ponto de separação do escoamento e reduzir a zona de vácuo atrás da bola, diminuindo o coeficiente de arrasto e permitindo que ela voe mais longe.

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