Explicação simples para pressão estática e dinâmica?
Pelo que entendi, a pressão estática é apenas a pressão do ar parado e atua perpendicularmente ao fluxo de ar e à superfície. Um avião sentirá pressão estática, independentemente de estar se movendo ou não. Se houver fluxo de ar passando por um tubo, a pressão estática é a pressão exercida nas paredes do tubo.
Por outro lado, a pressão dinâmica é a pressão que resulta do movimento do ar, ou sua energia cinética. Ele atua paralelamente ao fluxo de ar. Seria apropriado dizer que a pressão dinâmica é a pressão exercida no lado de barlavento de uma placa plana no tubo como este:
Se esta ilustração estiver correta, isso significa que a pressão dinâmica máxima é sentida por uma superfície quando está perpendicular ao fluxo?
Respostas
A pressão estática é exatamente como você a descreve.
A pressão dinâmica não é necessariamente a pressão em seu prato. É dado pela mesma fórmula da energia cinética
1/2 * massa * velocidade ^ 2
exceto em vez de "massa", usamos "densidade".
A pressão real do movimento em sua placa é dada usando um número chamado coeficiente de pressão , que é apenas a proporção da pressão dinâmica que sua placa realmente sente. Portanto, a pressão real que seu prato sente é dada por:
Pressão = coeficiente de pressão * pressão dinâmica + pressão estática
Sua placa pode ter um coeficiente de pressão próximo a um, caso em que você pode estar experimentando uma pressão quase dinâmica (+ estática, é claro). Um corpo muito aerodinâmico pode ter um coeficiente de pressão muito baixo, caso em que a pressão real experimentada é menor.
E, dando outra olhada em seu exemplo de pressão estática, se você fechar uma válvula e interromper o fluxo, a pressão empurrando para fora no tubo será igual a pressão estática + pressão dinâmica.
(Sim, o coeficiente de pressão está relacionado ao coeficiente de arrasto)
A pressão estática é uma força por unidade de área devido ao movimento molecular do fluido que leva a algumas colisões estatísticas com seu ambiente (um sólido submerso ou outro fluido, por exemplo). A pressão fornece uma informação do estado do fluido (no sentido termodinâmico) e é uma «medida» da força aplicada pelas moléculas como um todo. A Wikipedia pode ser útil nesse tópico.
Pressão dinâmica é um termo um pouco confuso, pois é a energia cinética de uma parcela de fluido (uma unidade de volume). Esta parcela possui diferentes formas de energia (interna, pressão, potencial) e esta é energia devido ao seu movimento. Mas não é uma pressão de forma alguma e não atua sobre o sólido. No entanto, a perturbação criada pelo corpo (a placa plana na imagem) diminuirá o fluxo na frente, aumentando a pressão perto das superfícies. Mas esta ainda é a diferença de pressão entre a frente e as costas que é «sentida» pela placa.
Na verdade, acredito que essa seja a razão pela qual a chamamos de pressão dinâmica . É uma forma de energia (conhecida como energia cinética) que é facilmente transformada em pressão (ou inversamente mudando a pressão para energia cinética) durante o processo de dinâmica de fluidos: arrasto e sustentação são criados assim em um fluxo ao redor de um corpo, gás se expandindo dentro do motor a jato bico para geração de empuxo, etc.