PARTE I A) RESISTÊNCIA DEVIDA AO FLUXO DE AR COM AS SUPERFÍCIES

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Pedro Lucas Pedroso César
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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ CENTRO DE CIÊNCIAS DA NAUREZA DEPARTAMENTO DE FÍSICA DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL II Prof. Dr.: JEREMIAS ARAÚJO PRÁTICA IV PARTE I A) RESISTÊNCIA DEVIDA AO FLUXO DE AR COM AS SUPERFÍCIES Objtivo: Dmonstrar xprimntalmnt como varia a rsistência do ar quando submtidos a difrnts suprfícis. 1 jogo d placas rtangulars 1 dinamômtro d 1 N 1 dinamômtro d 2 N com tornilho d nivlação Os corpos d nsaio são colocados, a 20 cm da abrtura do grador d corrnt d ar, no cntro da msma. Através do tubo d Prandtl do manômtro d prcisão s comprova a vlocidad constant da corrnt d ar. Mdm-s s comparam os valors da rsistência do ar, mdida através do dinamômtro, para cada corpo d nsaio utilizado. RESULTADO: PREENCHER A TABELA. PLACA PEQUENA MÉDIA GRANDE AREA(cm 2 ) RESISTÊNCIA(N) R/S B) RESISTÊNCIA DO AR E NATUREZA DA SUPERFÍCIE Objtivo: Dmonstrar xprimntalmnt como a rsistência dpnd da naturza da suprfíci. UTILIZADO com tornilho d nivlação 1 dinamômtro d 1N 1

2 2 corpos arodinâmicos 1 liso 1 áspro Os corpos d nsaio são colocados, conscutivamnt, a 20 cm da abrtura do grador d corrnt d ar, no cntro da msma. Através do tubo d Prandtl do manômtro d prcisão s comprova a vlocidad constant da corrnt d ar. Mdm-s s comparam os valors da rsistência do ar, mdida através do dinamômtro, para cada corpo d nsaio utilizado. RESULTADO: Prnchr a tabla abaixo com os valors mdidos na xpriência; Corpo Rsistência (N) Liso Áspro A rsistência do ar qu xprimntam os corpos d forma tamanho iguais, dpnd da naturza d suas suprfícis. C).RESISTÊNCIA DO AR E FORMA DO CORPO Objtivo: Dmonstrar a dpndências da rsistência com a forma dos corpos. UTILIZADO com tornilho d nivlação 1 dinamômtro d 1 N 1 jogo sortido d corpos: 1 sfra 1 placa circular 1 corpo médio com ponta 1 corpo médio rdondo 1 corpo arodinâmico Os corpos d nsaio são colocados, conscutivamnt, a 20 cm da abrtura do grador d corrnt d ar, no cntro da msma. Através do tubo d Prandtl do manômtro d prcisão s comprova a vlocidad constant da corrnt d ar. Mdm-s s comparam os valors da rsistência ao avanço, mdida através do dinamômtro, para cada corpo d nsaio utilizado. RESULTADO: Prnchr tabla Corpo médio rdondo Placa circular Corpo arodinâmico Corpo médio com ponta Smi- sfra Esfra Corpo Rsistência (N) 2

3 Corpos d forma distinta, porém d iguais suprfícis frontal, submtido a corrnts d ar d msma vlocidad, xprimntam valors difrnts para a rsistência. D).RESISTÊNCIA DO AR E SUPERFÍCIE FRONTAL Objtivo: Dmonstrar a dpndência da R com a S 1 jogo d placas circulars com tornilho d nivlação 1 dinamômtro d 1 N Os corpos d nsaio são colocados, conscutivamnt, a 20 cm da abrtura do grador d corrnt d ar, no cntro da msma. Através do tubo d Prandtl do manômtro d prcisão s comprova a vlocidad constant da corrnt d ar. Mdm-s s comparam os valors da rsistência do ar, mdida através do dinamômtro, para cada corpo d nsaio utilizado. RESULTADO:Os valors mdidos da rsistência do ar R a ára S d cada placa são: Placas Pquna Média Grand raio(cm) Rsistência R(N) πr²=s (cm²) R/S O cocint ntr a rsistência do ar pla ára das placas circulars, é constant. R α S E) RESISTÊNCIA DO AR E ÂNGULO DE INCIDÊNCIA Objtivo: Dmonstrar xprimntalmnt a variação da R com o ângulo α; com tornilho d nivlação 1 placa rtangular média 1 dinamômtro d 1 2N Os corpos d nsaio são colocados a 20 cm da abrtura do grador d corrnt d ar, no cntro da msma. Através do tubo d Prandtl do manômtro d prcisão s comprova a vlocidad constant da corrnt d ar. Mdm-s s 3

4 comparam os valors da rsistência do ar, mdida através do dinamômtro, para cada corpo d nsaio utilizado. Para cada corpo s md a rsistência para difrnts ângulos d inclinação com a horizontal d 0 a 90º. Ângulo d incidência 0 10º 20º 30º 40 50º 60º 70º 80º 90 Rsist R (N) Sn α 0 0, ,50 0,64 0,77 0,87 0,94 0,98 1 R/sn α - A rsistência do ar d uma suprfíci dpnd do ângulo d incidência α, corrspondndo su valor máximo ao ângulo α 90º. Os valors da rsistência do ar aumntam, aproximadamnt, com o sn(α). Rsultado dcisivo para a rsistência do ar. F).RESISTÊNCIA do ar E VELOCIDADE DE CORRENTE Objtivo: Dmonstrar xprimntalmnt como varia a rsistência do ar com a vlocidad d corrnt do ar; 1 dinamômtro d 1N com tornilho d nivlação 1 placa circular média A placa circular é colocada, conscutivamnt, a 20 cm da abrtura do grador d corrnt d ar, no cntro da msma. Através do tubo d Prandtl do manômtro d prcisão s altra a vlocidad constant da corrnt d ar. Mdm-s comparam os valors da rsistência ao avanço, mdidas através do dinamômtro, para cada vlocidad. RESULTADOS: Os valors mdidos são: R (N) P (mmh 2 O) R/p O coficint ntr a rsistência ao avanço pla prssão dvida a vlocidad, R / p é uma constant. R α p Dado qu p 1 v 2 = ρ 2, s tm qu: R α v 2 PARTE II A).EMPUXO DINÂMICO Objtivo: Dmonstrar xprimntalmnt os princípios do mpuxo dinâmico; 4

5 com tornilho d nivlação 1 dinamômtro d 1 2N 1 jogo d placas rtangulars O corpo d nsaio é colocado a 20 cm da abrtura do grador d corrnt d ar, no cntro da msma. Através do tubo d Prandtl do manômtro d prcisão s comprova a vlocidad constant da corrnt d ar. A placa rtangular é colocada na corrnt d ar, primiro normalmnt, dpois parallamnt por fim, com pouca inclinação. Nos primiros casos a placa não s mov d modo aprciávl. No trciro caso a placa s mov considravlmnt m sntido prpndicular a corrnt d ar. RESULTADO OBTIDO Placa Pquna Placa Intrmdiária Empuxo(N) Ára(cm 2) Empuxo/Ára N/cm 2 N/cm 2 Sobr uma placa inclinada situada m uma corrnt d ar, atua uma força prpndicular à suprfíci da dirção da corrnt. Esta força s chama mpuxo dinâmico. B.EMPUXO ASCENSIONAL (Suprfíci vlocidad da corrnt) Objtivo: Dmonstrar xprimntalmnt os fators d suprfíci no mpuxo ascnsional com tornilho d nivlação 1 jogo d placas rtangulars 1 dinamômtro d 1 2 N Para um angulo d incidência d 45º, s md o mpuxo ascnsional E, primiro com a placa pquna, dpois com a placa média, s dtrmina o quocint da divisão do mpuxo E pla ára S. Para um angulo d incidência d 10º, s md o mpuxo ascnsional a prssão dvida à vlocidad da placa rtangular média ao aumntar gradualmnt a vlocidad da corrnt qu sopra contra a placa. 5

6 RESULTADO: Prnchr tabla Empuxo (N) Ára (cm 2 ) Empuxo/Ára Placa Pquna Placa Intrmdiária Para placas rtangulars planas, o coficint do mpuxo ascnsional pla ára da placa é constant (para um msmo ângulo d incidência). E α p ou sja E α v 2, dado qu p = 1 ρ v 2 2 C).EMPUXO ASCENSIONAL (Ângulos d incidência, Prfil) Objtivo: Dmonstrar xprimntalmnt a influência do ângulo d prfil no mpuxo ascnsional; 1 jogo d placas rtangulars planas curvadas 1 dinamômtro d 1N com tornilho d nivlação Os corpos d nsaio são colocados a 20 cm da abrtura do grador d corrnt d ar, no cntro da msma.. Através do tubo d Prandtl do manômtro d prcisão s comprova a vlocidad constant da corrnt d ar. A placa rtangular é colocada na corrnt d ar, primiro normalmnt, dpois parallamnt por fim, com uma inclinação ntr 0 90º. Nos primiros casos a placa não s mov d modo aprciávl. No trciro caso a placa s mov considravlmnt m sntido prpndicular a corrnt d ar. Md-s com o dinamômtro o mpuxo ascnsional sobr as placas. RESULTADO: Prnchr tabla; Ângulos graus (º) RsistênciaPlaca Plana (N) RsistênciaPlaca Curva (N) O mpuxo ascnsional d um corpo dpnd do ângulo d incidência α. Entr 0º 90º há um ângulo d incidência ao qual corrspond o mpuxo ascnsional máximo. Construir o gráfico R p,r c x ângulo. O mpuxo ascnsional dpnd, para o msmo ângulo d incidência, da scção transvrsal (prfil) do corpo. Em contrast com a placa plana, a curvada já xprimnta notávl mpuxo para um ângulo d incidência α = 0. D).EMPUXO ASCENSIONAL (Diagrama polar) Objtivo: Dtrminar os fators qu influnciam no mpuxo ascnsional UTILIZADO 6

7 1 jogo d placas rtangulars (média) com tornilho d nivlação 2 vartas d suport d 75 cm 3 tripés 2 dinamômtros d 2 N 2 dinamômtros d 1 N 2 nós com gancho d prcisão 1 fio d sda 1 varta suport d 25 cm Colocado o corpo d nsaio, conscutivamnt, a 20 cm abrtura do grador d corrnt d ar, no cntro da msma.. Através do manômtro d prcisão s comprova a vlocidad constant da corrnt d ar. A placa rtangular é colocada na corrnt d ar, com α > 10º d inclinação. Md-s com os dinamômtros o mpuxo ascnsional a prssão dvida a vlocidad da corrnt qu sopra conta a placa. RESULTADO: Prnchr as tabla abaixo com os valors mdidos nas xpriências; Ângulos Empuxo (N) R (N) O diagrama polar mostra a rlação ntr o mpuxo a driva m função do ângulo d incidência. Construir o gráfico E xr; A partir d um dtrminado ângulo d incidência, o valor do mpuxo ascnsional diminui, nquanto qu o da rsistência aumnta. REFERÊNCIAS Nussnzvig, H. M., Curso d Física Básica - vol. 2, Edgar Bluchr. Rsnick, R., Halliday, D. Kran, K. S., Física vol. 2, LTC. Gaspar, A., Física vol. Único, Ática. 7

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