Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 60
Repita o Problema 3-59 para o caso de uma calha parcialmente cheia com água até a altura de 0,4 m diretamente acima da dobradiça.
Passo 1
Vamos começar pelas as hipóteses do problema em questão:
- A pressão atmosférica age em ambos os lados da comporta e por isso pode ser ignorado nos cálculos;
- O peso da calha é desprezível.
Vamos considerar a seção transversal de metade do triângulo para o diagrama de forças envolvidas nesse problema, como mostra a figura abaixo:
Passo 2
A força hidrostática resultante pode ser determinada a partir dos componentes horizontal e vertical e . A componente horizontal é:
A altura de água na seção transversal e o comprimento da superfície livre são dados por:
Para esse caso, a força vertical na superfície horizontal é zero, pois coincide com superfície livre. Assim a componente vertical da força hidrostática é igual ao peso do fluido em um bloco de 6 m de comprimento:
Passo 3
Para obtermos a tensão no cabo, vamos fazer o somatório de momentos em A. A distância das componentes da força hidrostática para a dobradiça em A equivale nesse caso ao centroide do triângulo retângulo. Assim:
Como , a tensão no cabo quando a calha está cheia é: