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Questão 2

UNICAMP 2009
Física

(UNICAMP - 2009 - 2 FASE - Questão 2)

O aperfeiçoamento de aeronaves que se deslocam em altas velocidades exigiu o entendimento das forças que atuam sobre um corpo em movimento num fluido. Para isso, projetistas realizam testes aerodinâmicos com protótipos em túneis de vento. Para que o resultado dos testes corresponda à situação real das aeronaves em vôo, é preciso que ambos sejam caracterizados por valores similares de uma quantidade conhecida como número de Reynolds R . Esse número é definido como R = frac {VL}{b} , onde V é uma velocidade típica do movimento, L é um comprimento característico do corpo que se move e b é uma constante que depende do fluido.

a) Faça uma estimativa do comprimento total das asas e da velocidade de um avião e calcule o seu número de Reynolds. Para o ar, b_{ar} cong 1,5 	imes 10^{-5}m^2/s.

b) Uma situação de importância biotecnológica é o movimento de um micro-organismo num meio aquoso, que determina seu gasto energético e sua capacidade de encontrar alimento. O valor típico do número de Reynolds nesse caso é de cerca de 1,5 	imes 10^{-5}, bastante diferente daquele referente ao movimento de um avião no ar. Sabendo que uma bactéria de 2,0 mu m de comprimento tem massa de 6,0 	imes 10^{-16}kg, encontre a sua energia cinética média. Para a água, b_{agua} cong 1,0 	imes 10^{-6} m^2/s.

Gabarito:

Resolução:

a) Considerando a velocidade do avião como 900 km/h, aproximadamente 250 m/s, e o comprimento do avião L = 30 m:

R=frac{VL}{b}=frac{250cdot 30}{1,5cdot 10^{-5}}=5cdot 10^8

b) 

R=frac{VL}{b}\10^{-5} = frac{Vcdot 2cdot 10^{-6}}{10^{-6}}\	herefore V = 5cdot 10^{-6}m/s

E_c=frac{mv^2}{2}=frac{6cdot 10^{-16}}{2}cdot 25cdot 10^{-12}\E_c = 75cdot 10^{-28}=25cdot 10^{-27} J

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