Empuxo e Arrasto em Corpos Imersos
Fonte: Alexander S Rattner e Sanjay Adhikari; Departamento de Engenharia Mecânica e Nuclear, Universidade Estadual da Pensilvânia, Parque Universitário, PA
Objetos, veículos e organismos imersos em meios fluidos experimentam forças do fluido circundante na forma de flutuação- uma força vertical para cima devido ao peso fluido, arrastam- uma força resistiva oposta à direção do movimento, e levantam- uma força perpendicular à direção do movimento. A previsão e caracterização dessas forças é fundamental para a engenharia de veículos e a compreensão do movimento dos organismos de natação e voo.
Neste experimento, o equilíbrio das forças de flutuação, peso e arrasto em corpos submersos será investigado rastreando a velocidade de elevação das bolhas de ar e gotículas de óleo em um meio de glicerina. Os coeficientes de arrasto resultantes nas velocidades de elevação do terminal serão comparados com os valores teóricos.
1. Fabricação da seção de teste de injeção de gás (ver esquema e fotografia, Fig. 2)
- Faça um buraco no fundo de um recipiente de plástico de paredes planas e altos. Instale um anteparo através deste orifício. Instale um encaixe redutor a uma conexão de compressão de tubo de ~3,2 mm na saída de encaixe do anteparo. Esta será a porta de injeção de bolha/gotícula.
- Insira um comprimento curto (~1 cm) de 3,2 mm de diâmetro de cabo de borracha macia na conexão de compressão e aperte a p...
Uma série de bolhas de ar crescentes e gotículas de óleo de diâmetros variados são apresentadas na Fig. 3. As pequenas bolhas e gotículas sobem em velocidades mais baixas devido a forças de arrasto relativamente mais fortes. Nestas escalas de baixa velocidade e comprimento, fortes forças de tensão superficial resultam em bolhas e gotículas quase esféricas. As maiores bolhas se aproximam de Re ~ 2, resultando em caudas um pouco achatadas na região d...
Este experimento demonstrou a medição do coeficiente de arrasto para bolhas e gotículas em ascensão em um meio fluido. Os coeficientes de arrasto foram determinados pela contabilização de forças de peso, flutuação e arrasto. Os resultados foram comparados com um modelo teórico para bolha/gotícula CD em baixos números de Reynolds. Esses resultados podem ser diretamente aplicáveis ao projeto de trocadores industriais de calor e massa, como geradores de vapor em usinas. Nos geradores de vapo...
- J.S. Hadamard, Motion of liquid drops (viscous), Comp. Rend. Acad. Sci. Paris. 154 (1911) 1735-1755.
- W. Rybczynski, On the translatory motion of a fluid sphere in a viscous medium, Bull. Acad. Sci., Cracow, Ser. A. (1911) 40.
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