Enunciado

Qual é o mecanismo físico que faz com que o fator de atrito seja mais alto no escoamento turbulento?

Passo 1

A maior diferença entre o escoamento laminar e turbulento são os turbilhões presentes nos escoamentos turbulentos. A figura abaixo mostra isso, esboçando as linhas de correntes dos dois tipos de escoamento.

Podemos notar a presença de pequenos turbilhões no escoamento turbulento. Mas por que eles interferem no fator de atrito?

Passo 2

Os turbilhões aumentam a mistura entre camadas de fluido que estão lado a lado no escoamento. Isso acaba aumentando o atrito dentro do escoamento, porque, através desse turbilhão, mais moléculas se chocam. Em outras palavras, o atrito entre a camada de fluido parada na parede e as camadas de fluido próximas à parede cresce.

Dizendo isso de outra forma, a camada de fluido parada passa a ter uma influência maior sobre a diminuição da velocidade das outras camadas de fluido. Esse efeito é traduzido em um fator de atrito f maior e em uma tensão de cisalhamento na parede do tubo τ maior.

Resposta

Os turbilhões presentes nos escoamentos turbulentos fazem o fator de atrito f aumentar.

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