Determinação do coeficiente de arrasto de uma esfera em movimento

Páginas: 9 (2059 palavras) Publicado: 24 de abril de 2013
DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE ARRASTO DE UMA ESFERA EM MOVIMENTO

Bruna de Queiroz Pessoa - brunaq@ymail.com
Milena Aguiar Solpicio Silva – milenaaguiar@hotmail.com
Instituto Mauá de Tecnologia
Grupo 2, Turma 3, Laboratório 5
Camila Cunha Toledo Guerald

Resumo: O relatório a ser apresentado a seguir tem por objetivo determinar o coeficiente de arrasto a que fica sujeita uma esfera emmovimento, para o qual foi realizado um experimento, que consistia em medir os períodos de oscilação de um pêndulo, contando também com o auxilio de recursos gráficos para então através de cálculos definir o coeficiente de arrasto. Para realizarmos tal experimento utilizamos uma bola de isopor com um laser dentro, preso por um fio no teto, tornando-os assim um pêndulo simples. Com o auxilio dolaser durante as oscilações foram feitas marcas em uma tira de papel cartão branca posta na bancada abaixo do pêndulo, para que fosse então feita a medição de cada amplitude por 10 períodos, após sair da posição de equilíbrio. Após obtermos esses valores em 3 repetições foi possível determinar o as amplitudes médias de oscilação do pêndulo, e com o auxílio da função horária da posição e recursosgráficos chegou-se a um resultado.

Palavras-chave: Pêndulo, oscilação, coeficiente, arrasto.

1. INTRODUÇÃO

O objetivo principal do relatório é determinar o coeficiente de arrasto de uma esfera em movimento no ar. O coeficiente de arrasto é um número adimensional que é usado para quantificar o arrasto ou resistência de um objeto em um meio, tal como ar ou água, ou seja, permite quantificar aforça de resistência ao ar ou outro fluído por parte de uma dada superfície. O coeficiente de arrasto é sempre associado com uma área de superfície particular.
O pêndulo por sua vez é um sistema que consiste de uma partícula suspensa por um fio inextensível e de massa desprezível. Quando afastado de sua posição de equilíbrio e solto, o pêndulo oscilará em um plano vertical sob a ação dagravidade. O movimento é periódico e oscilatório, sendo assim possível determinar o período do movimento e a partir dos resultados obterem seu coeficiente de arrasto em relação ao ar e a gravidade.
A determinação desse coeficiente é muito usada na mecânica dos fluídos, e em projetos de engenharia. A área de engenharia civil utiliza este coeficiente em estudos e projetos de edificações para minimizar oefeito de abalos sísmicos, bem como o efeito do vento sobre as edificações e sua estrutura.
A determinação deste coeficiente, pode se dar de diversas formas, como citado anteriormente, na engenharia civil o uso de túnel de vento e muito comum. Com o auxílio do túnel de vento devidamente instrumentado, é possível quantificar a força de arrasto e o coeficiente de arrasto, consequentemente. No entantono presente relatório foi determinado experimentalmente através das oscilações da bola de isopor com o laser, onde seus resultados nos permitiram calcular o valor médio das amplitudes e a construção dos gráficos em papel milimetrado e monolog nos revelou o valor do coeficiente linear, com esses dados foi possível o seu coeficiente de arrasto, que era o objetivo principal. Como todo experimento,existiram fatores de limitações durante a execução, tais como a variação de cada série devido ao erro do operador ao oscilar o pêndulo, e a incerteza das marcações das amplitudes, que foi o parâmetro nesse experimento.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

De acordo com Fox & McDonald (1998), a superfície de um corpo imerso em um fluido em movimento, fica submetida a uma força dinâmica, resultantede forças de pressão (normal à superfície) e de cisalhamento (tangente à superfície). Tensões cisalhantes devido à viscosidade e gradientes de velocidade na superfície do corpo causam forças tangenciais à superfície enquanto variações nas intensidades de pressão ao longo da superfície, devido aos efeitos dinâmicos, resultam em forças normais à superfície do corpo. A componente da força total...
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