Enunciado

Você coloca a mão aberta para fora da janela em um automóvel, em uma posição perpendicular ao escoamento do ar. Considerando, por simplicidade, que a pressão do ar em toda a superfície frontal da sua mão é a pressão de estagnação (com respeito às coordenadas do automóvel) e que a pressão atmosférica age sobre o dorso da sua mão, estime a força líquida que você sente na mão quando o automóvel está a (a) 48 km/h e (b) 96 km/h. Você acha que este resultado se aproxima bem ou apenas grosseiramente do valor real? As simplificações feitas levam a um valor subestimado ou superestimado da força sobre a mão?

Passo 1

Pessoal, aplicando a equação de Bernoulli no ar antes e no momento de atingir a superfície da mão, temos:

p a t m + 1 2 ρ a r V 2 = p e s t

Onde p e s t é a pressão de estagnação e:

ρ a r = 1,23 k g m 3

A força resultante na mão pode ser encontrada a partir da expressão:

F = p e s t - p a t m A

Este exercício não fornece os dados da área da mão. Então, temos que fazer uma aproximação. Considerando a mão em formato retangular com 9 cm por 17cm, temos:

A = 9 ∙ 17 = 153   c m 2 = 0,0153   m 2

A força resultante pode ser escrita então como:

F = 1 2 ρ a r V 2 A

Passo 2

Agora, basta calcular.

Para a velocidade do automóvel de 48km/h, temos:

V = 48 k m h = 48 1000 3600 m s = 13,33 m s

Substituindo os valores na equação da força:

F = 1 2 1,23 13,33 2 0,0153 = 1,673 N

Agora para a velocidade do automóvel de 96km/h, temos:

V = 96 k m h = 96 1000 3600 m s = 26,67 m s

Substituindo os valores na equação da força:

F = 1 2 1,23 26,67 2 0,0153 = 6,69 N

Resposta

a )   F = 1,67   N

b ) F = 6,69   N

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Defina eficiência de turbina, eficiência de gerador e eficiência combinada de turbina-gerador.
O ventilador do banheiro de um prédio tem uma vazão de volume de 30 L/s e funciona continuamente. Se a densidade do ar interno é de 1,20 kg/m³, determine a massa do ar que é expelida ou que sai em um
A energia elétrica deve ser gerada pela instalação de uma turbina gerador-hidráulica em um local 70 m abaixo da superfície livre de um grande reservatório de água que pode fornecer água a uma vazão de
Um computador pessoal deve ser resfriado por um ventilador cuja vazão é de 0,34 m³/min. Determine a vazão de massa do ar através do ventilador a uma elevação de 3.400 m, onde a densidade do ar é de 0,
Ar entra em um bocal de forma constante a 2,21 kg/m³ e 30 m/s e sai a 0,762 kg/m³ e 180 m/s. Se a área de entrada do bocal é de 80 cm², determine (a) a vazão em massa através do bocal e (b) a área de