Problemas Resolvidos de Física

Problemas Resolvidos de Física
Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES
RESNICK, HALLIDAY, KRANE, FÍSICA, 4.ED., LTC, RIO DE JANEIRO, 1996.
FÍSICA 2
CAPÍTULO 18 – DINÂMICA DOS FLUIDOS
13. As janelas de um edifício medem 4,26 m por 5,26 m. Num dia de tempestade, o vento está
soprando a 28 m/s paralelamente a uma janela do 53o andar. Calcule a força resultante sobre a
janela. A densidade do ar é 1,23 kg/m3.
(Pág. 94)
Solução.
Aplicando-se a equação de Bernoulli a pontos localizados no interior (i) e no exterior (e) da janela
do prédio:
1
1
pi + ρ gyi + ρ vi2 =
pe + ρ gye + ρ ve2
2
2
Considerando-se que a pressão no interior é a pressão atmosférica (p0), que a pressão no exterior é
p, que yi = ye e que a velocidade do ar no interior (vi) é aproximadamente zero, teremos:
1
p0 ≈ p + ρ v 2
2
Nesta equação, chamamos a velocidade do ar no exterior simplesmente de v. Logo:
1
(1)
p0 − p ≈ ρ v 2
2
A força resultante sobre o vidro será:
F=
( p − p0 ) A =
( p − p0 ) DH
(2)
Na Eq. (2), D é a largura e H é a altura da janela. Substituindo-se (1) em (2):
1
1
2
3
F ≈ ρ v 2 DH
1, 23 kg/m
=
=
( 28 m/s ) ( 4, 26 m )( 5, 26 m ) 10.804, 048 N
(
)
2
2
F ≈ 10,8 kN
Esta força é exercida de dentro para fora do edifício. Quanto maior for a velocidade do vento no
exterior, maior será a diferença de pressão sobre a janela e, portanto, maior será a força. Caso esta
força seja maior que a força máxima de coesão do material que compõe o vidro, haverá ruptura do
mesmo.
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Resnick, Halliday, Krane - Física 2 - 4a Ed. - LTC - 1996.
Cap. 18 – Dinâmica dos Fluidos
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