9+ Exemplo de arraste de pressão: fatos detalhados

Neste artigo vamos discutir sobre diferentes exemplos de arrasto de pressão. O arrasto de pressão depende da área da seção transversal do corpo e não da área de superfície exposta.

Exemplos de arrasto de pressão são frequentemente vistos em nossa vida diária. O arrasto de pressão ocorre devido ao aumento da pressão na extremidade frontal e à diminuição da pressão na extremidade traseira de um objeto enquanto viaja através de um fluido.

Diferentes exemplos de arrasto de pressão estão listados abaixo:

  1. Um corpo esférico movendo-se através do ar
  2. Uma bicicleta
  3. Nadadores
  4. Um corpo cilíndrico
  5. Um carro em movimento
  6. Um aerofólio ou aerofólio com grande ângulo de ataque
  7. Um caminhão em movimento
  8. Um paraquedista caindo no céu
  9. Um barco viajando na água
  10. Um pedaço de tijolo

O arrasto de pressão também é causado pelo objeto estacionário em torno do qual o meio fluido passa. A racionalização reduz o arrasto de pressão.

Um corpo esférico movendo-se através do ar

Um corpo esférico experimenta arrasto de alta pressão enquanto se move através de um fluido devido à sua forma. Quanto mais área de superfície, mais partículas de ar atingirão e maior será a resistência experimentada pelo corpo.

Devido à separação da camada limite no caso de um corpo esférico, uma esteira de baixa pressão é formada atrás do corpo.

exemplo de arrasto de pressão
Arraste do vento aplicado em uma forma específica; Crédito de imagem: Wikipedia

Uma bicicleta

O arrasto aerodinâmico é de fato uma grande força resistiva no ciclismo, todo ciclista tem que superar a resistência do vento. O arrasto de pressão desempenha um papel importante no ciclismo, causado principalmente pelas partículas de ar que se juntam nas superfícies frontais e mais espaçadas nas superfícies traseiras, criando uma grande diferença de pressão entre as extremidades dianteira e traseira.

Todo ciclista que já pedalou contra um vento forte conhece a resistência do vento. É exaustivo! Para avançar, o ciclista deve empurrar a massa de ar à sua frente.

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Ciclista; Crédito da imagem: Wikipedia

Nadadores

Diferentes formas de forças de arrasto, como fricção, pressão e arrasto das ondas, agem continuamente em um nadador quando ele desce na piscina até o toque final na parede. O arrasto de fricção ocorre como resultado da fricção das moléculas de água com o corpo do nadador, um corpo mais suave do nadador reduz o atrito até certo ponto.

Ao nadar em maior velocidade, há um aumento de pressão na região frontal (cabeça do nadador) criando uma diferença de pressão entre as duas extremidades do corpo do nadador. Essa diferença de pressão gera turbulência atrás do corpo do nadador, essa força de resistência extra é o arrasto de pressão.

O arrasto das ondas ocorre como resultado do corpo do nadador submerso na água e parcialmente fora da água. Toda a força de arrasto da onda é gerada a partir da parte da cabeça e do ombro do corpo do nadador.

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Nadador; Crédito da imagem: Unsplash

Um corpo cilíndrico

Um corpo cilíndrico é um exemplo de corpo bluff que significa que o arrasto de alta pressão é criado devido à sua forma. Um corpo bluff é um corpo cuja superfície não está alinhada com as linhas de corrente sempre que é colocado em um fluxo de ar ou líquido.

Um cilindro oferece menos resistência em termos de arrasto de atrito, mas oferece um grande arrasto de pressão devido à formação de redemoinhos após o corpo se mover por uma grande região de esteira. 

Um carro em movimento

No caso de um carro em movimento, a magnitude da força de arrasto é igual e atua na direção oposta à força que o motor cria nas rodas do veículo. Devido a essas duas forças iguais e opostas agindo sobre o carro, a força resultante resultante torna-se zero e o carro pode manter uma velocidade constante.

Se fizermos a força produzida pelo motor zero, mantendo o carro em uma posição neutra por um tempo, então apenas a força de arrasto atuará no carro. Nesta condição, a força resultante está disponível no carro e o carro desacelera.

O arrasto de pressão vem dos movimentos de redemoinho que são estabelecidos no fluido pela passagem de um corpo. O arrasto está associado à formação de uma esteira no escoamento.

Um caminhão com área frontal plana apresenta alta resistência ao ar do que um carro esportivo com corpo aerodinâmico.

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Um carro em movimento; Crédito da imagem: Wikipedia

Um aerofólio com grande ângulo de ataque

Um fluxo que experimenta um aumento de pressão é conhecido como fluxo em gradiente de pressão adverso. Depois de seguir essa condição, a camada limite se separa da superfície e cria vórtices e vórtices atrás do corpo. Como resultado, o arrasto de pressão aumenta (devido ao grande diferencial de pressão entre duas extremidades) e a sustentação diminui.

No caso de um aerofólio com maior ângulo de ataque, o gradiente de pressão adverso na parte traseira superior produz um fluxo separado. Devido a esta separação, o tamanho da esteira aumenta e a perda de pressão ocorre devido à formação de vórtices. Como resultado, o arrasto de pressão aumenta.

Em um ângulo de ataque mais alto, uma grande fração do fluxo acima do topo do aerofólio pode ser separada, neste ponto o arrasto de pressão é maior que o arrasto viscoso.

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Fluxo de ar separando-se de uma asa em alto ângulo de ataque; Crédito da imagem: Wikipedia

Um caminhão em movimento

No caso de um caminhão comercial, o arrasto de pressão ou arrasto de forma é bastante alto devido à maior área da seção transversal frontal. O arrasto de pressão produzido é muito influenciado pela forma e tamanho do objeto.

Corpos com uma seção transversal maior apresentam maior arrasto do que objetos mais finos ou aerodinâmicos.

O arrasto de pressão segue a equação de arrasto que aumenta com o quadrado da velocidade e, portanto, desempenha um grande papel para veículos de alta velocidade.

O desempenho e a eficiência de combustível de um veículo dependem de duas forças aerodinâmicas, o arrasto de pressão e o arrasto de atrito da pele. Um esforço é sempre dado para moldar um corpo com menos arrasto.

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Um caminhão; Crédito de imagem: Wikipedia

Um paraquedista caindo no céu

Quando um paraquedista salta do avião, tanto a resistência do ar ou o arrasto quanto a força gravitacional agem em seu corpo. A força gravitacional permanece constante, mas a resistência do ar aumenta com o aumento da velocidade terrestre.

A força das partículas de ar que atingem o corpo pode ser alterada alterando a posição do corpo (a área da seção transversal do corpo). Isso altera a velocidade do paraquedista em direção à terra.

A força de arrasto (resistência) experimentada pelo corpo pode ser representada pela seguinte fórmula:

R=0.5\\vezes D\\vezes p\\vezes A\\vezes v^{2}

Onde D é o coeficiente de arrasto,

p é a densidade do meio, neste caso o ar,

 A é a área da seção transversal do objeto, e

 v é a velocidade do objeto.

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Paraquedista; Crédito da imagem: Wikipedia

Um barco viajando na água

Quando um barco passa por um meio fluido, o movimento de redemoinho é colocado atrás do corpo, o que resulta em arrasto de pressão. Este arrasto está associado à formação de esteira que pode ser observada atrás de um barco que passa.

Em comparação com o arrasto de fricção, o arrasto de pressão é menos sensível ao número de Reynolds. O arrasto de pressão é importante para fluxos separados.

Essa força de arrasto pode ser observada na forma de uma esteira vista atrás de um barco que passa.

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Wake formação atrás de um barco; Crédito da imagem: Unsplash

Um pedaço de tijolo

Um pedaço de tijolo, devido à sua estrutura semelhante a um corpo de falésia, sofre arrasto de alta pressão quando se move através de um fluido.

Para um corpo de falésia, a fonte dominante de arrasto é o arrasto de pressão e sempre depende da área da seção transversal.