What is the difference between streamlined and bluff bodies? Is a tennis ball a streamlined or bluff body?

Passo 1

Beleza, então o enunciado pergunta qual é a diferença entre streamlined bodies e bluff bodies e, depois, se uma bolinha de tênis é de um tipo ou de outro. Isso cai na matéria de aerodinâmica (ou hidrodinâmica), mais especificamente na parte sobre arrasto (drag) e separação de fluxo. Para resolver, vamos precisar entender:
  1. O que é arrasto e como ele aparece (coeficiente de arrasto, forças de pressão e de atrito).
  2. O conceito de camada limite e separação de fluxo.
  3. As definições práticas de corpos “streamlined” vs. “bluff”.

Passo 2

Antes de tudo, vamos lembrar do arrasto. Quando um fluido (ar ou água) escoa em volta de um objeto, ele gera uma força contrária ao movimento chamada arrasto, FD ;=; tfrac12,rho,v^2 ,CD,A . Na maior parte dos casos, a gente usa a fórmula:
onde
é a densidade do fluido,
é a velocidade relativa do fluido,
é a área de projeção do corpo na direção do escoamento,
é o coeficiente de arrasto, que depende do formato do corpo e do regime de escoamento.
Entender é chave pra ver se um corpo é eficiente (streamlined) ou não (bluff).

Passo 3

Agora o lance da camada limite e da separação de fluxo:
  • Conforme o fluido passa rente à superfície de um corpo, forma-se uma camada limite, região bem fininha onde a velocidade varia de zero (na parede) até a velocidade livre .
  • Se o formato do corpo for suave e fininho, essa camada consegue “colar” na superfície até quase o rabo do corpo — a gente diz que o fluxo permanece acoplado. Nesse caso a separação ocorre bem lá atrás, o arrasto de pressão é pequeno e o corpo é chamado de streamlined.
  • Se o corpo for mais “gordinho” ou tiver ângulos fortes, o fluido não consegue seguir o contorno e se solta cedo, formando um grande “vácuo” atrás do objeto. Isso gera muita pressão negativa e arrasto alto: é o tal do bluff body.

Passo 4

Resumindo as definições:
• Streamlined body: formato afilado, fluxo anexado até o fim, baixo (por volta de 0.05–0.1 em boas condições).
• Bluff body: formato mais “volumoso”, fluxo se separa cedo, grande esteira de vórtices, alto (0.2 até 1.3, dependendo do objeto).

Passo 5

E a bolinha de tênis?
• Ela é essencialmente uma esfera.
• Esferas sempre provocam separação de fluxo relativamente cedo.
• Medidas típicas dão para uma esfera lisa em escoamento turbulento moderado.
Isso indica um arrasto de pressão significativo e uma grande esteira de vórtices atrás dela.

Resposta

A diferença é: streamlined bodies têm formato afilado pra manter o fluxo preso à superfície e, assim, reduzir o arrasto de pressão; bluff bodies têm formas volumosas que fazem o escoamento se separar cedo, gerando grande arrasto.
Uma bolinha de tênis é, sem dúvida, um bluff body.

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