Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Frank White - Mecânica dos Fluidos- Ed: 6º - Capítulo 2.Problemas - Ex. 138
Um copo de , de de diâmetro, parcialmente cheio de água, é preso à extremidade de um carrossel de de diâmetro, que gira a . Até que altura o copo pode encher sem derramar água? (Dica: Considere que o copo seja muito menor do que o raio do carrossel.)
Passo 1
Fala galera!! Tudo certo com vocês??
Antes de tudo, vamos pegar os dados fornecidos no problema.
Volume do corpo:
Diâmetro do corpo:
Diâmetro do carrossel:
Rotação do carrossel:
Passo 2
Para resolver essa questão, podemos começar encontrando a altura do recipiente. Temos que o volume:
O diâmetro:
Sabem que para um corpo cilíndrico seu volume é dado por:
Substituindo, temos:
Passo 3
Agora, vamos determinar a aceleração em direção ao centro do carrossel. Nos foi dito que a velocidade angular é:
Então, para , temos que a aceleração é dada por:
Então, para rotação constante, a superfície da água no vidro irá inclinar no ângulo de:
Como tangente de um angulo pode ser dado pelo cateto oposto divido pelo cateto adjacente, podemos dizer que:
Substituindo:
Passo 4
Assim, o vidro deve ser enchido até:
Portanto, o copo pode ser enchido até uma altura de .