Enunciado
Cálculo - Cálculo com Geometria Analítica Volume 1 - 3ª Edição - Louis Leithold- Ed: 3º - Capítulo 6.Revisão - Ex. 53
Uma placa tem a forma da região limitada pela parábola e pela reta e é colocada num tanque com água tendo o seu vértice voltado para baixo e a reta na superfície da água. Ache a força decorrente da pressão de água sobre um lado da paca se a distância for medida em metros.
Passo 1
A questão pede para calcularmos a força devido a pressão de água em uma placa que tem a forma da região limitada pela curva e pela reta :
Considerando uma faixa muito fina com espessura na posição , temos que a força exercida sobre essa faixa será
onde é a pressão de água nessa altura e é a área da faixa.
Sabemos que a pressão é igual a
Neste caso, temos que a profundidade de água é , de modo que
Já a área será
O comprimento é dado por , onde . Assim,
Portanto,
Desta forma, a força resultante será a soma de todos o :
Tomando o limite com , temos que a soma vira uma integral:
Passo 2
Calculando a integral:
Assim,
Logo,
Assim, a força sobre a placa é
Portanto,
Desta forma,
Passo 3
Usando e , temos que