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:
- O que é arrasto e como ele aparece (coeficiente de arrasto, forças de pressão e de atrito).
- O conceito de camada limite e separação de fluxo.
- 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,
. 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).
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Entender
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).
• Streamlined body: formato afilado, fluxo anexado até o fim,
• Bluff body: formato mais “volumoso”, fluxo se separa cedo, grande esteira de vórtices,
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.
• Ela é essencialmente uma esfera.
• Esferas sempre provocam separação de fluxo relativamente cedo.
• Medidas típicas dão
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.
Uma bolinha de tênis é, sem dúvida, um bluff body.