Enunciado

Qual é o efeito da carenagem no (a) arrasto de atrito e (b) arrasto de pressão? O arrasto total agindo sobre um corpo necessariamente diminui como resultado da carenagem? Explique.

Passo 1

O exercício quer saber os efeitos que a fixação da carenagem geralmente terá sobre o arrasto de atrito, o arrasto de pressão e o arrasto total sobre os corpos. Na figura abaixo é mostrada a fixação da carenagem sobre um cilindro.

Vemos pela figura que a instalação da carenagem aumenta a área do cilindro. Isso significa que o cilindro passa a ter mais área de contato e atrito com o ar. Por isso, o arrasto de atrito aumenta com a fixação da carenagem.

Passo 2

Apesar desse aumento da área com a fixação da carenagem, elas permitem que o cilindro bloqueie menos o escoamento. Isso significa que a diferença de pressão P 1 - P 2 do fluido (onde P 1 é a pressão da frente e P 2 é a pressão de trás do escoamento) diminui. Isso ocorre, porque a região de recirculação na parte de trás do cilindro diminui.

Como o arrasto de pressão é proporcional a P 1 - P 2 , quanto menor essa diferença de pressão, menor o arrasto de pressão. Ou seja, o arrasto de pressão diminui com a fixação da carenagem.

Passo 3

O efeito da fixação da carenagem no arrasto total sobre um corpo depende do número de Reynolds R e ! Os efeitos podem ser divididos em dois casos:

  1. Se o número de Reynolds for baixo ( R e ≤ 1 em escoamentos lentos), o arrasto de atrito é a maior parte do arrasto total. Logo, como o arrasto de atrito aumenta com a fixação da carenagem, o arrasto total também aumenta.
  2. Se o número de Reynolds for maior (como é na maioria dos casos), o arrasto de pressão é a maior parte do arrasto total sobre um corpo. Logo, como o valor do arrasto de pressão diminui com a fixação da carenagem, o valor do arrasto total também diminui.

Resposta

  1. O arrasto de atrito aumenta com a fixação da carenagem.
  2. O arrasto de pressão diminui com a fixação da carenagem.
  3. A fixação da carenagem aumenta o arrasto total para números de Reynolds baixos, mas diminui o arrasto total para números de Reynolds maiores.
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