Enunciado

O fundo de um “barco” de aço é uma chapa de aço de 50   m × 10   m × 10   c m   ρ a ç o = 7900 k g m 3 . As laterais do barco são feitas de aço com 0,50 cm de espessura. Que altura mínima deve ter a lateral para que o barco flutue em águas perfeitamente calmas?

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!!

Chamando a largura da parte inferior w b e a largura das folhas laterais como w s , e as dimensões do barco como sendo a, b e h. O volume total do material V m que será usado no barco vai ser igual a

V m = a b w b + 2 a h w s + 2 b - 2 w s h

o volume de água deslocada será apenas V = a b h contando pela força flutuante de F B = ρ w g a b h . Da primeira Lei de Newton, temos que desde o barco não esteja afundando, o peso do material é igual à força de empuxo, ou seja

m m g = ρ m g V m = ρ m g V

Isso é nos leva a

ρ m a b w b + 2 a h w s + 2 b - 2 w s h w s = ρ w a b h

Rearranjando para o termo h, nós temos:

ρ m a b w b + 2 w s h ρ m a + b - 2 w s = ρ w a b h

Para melhorar o entendimento, vamos utilizar uma imagem

Entenda, olhando para o desenho, teremos que considerar os dois lados, uns dos quais simétrico, não tem comprimento b mas sim b - 2 w , devido ao “dobrar os lados”.

Isolando o termo h, temos que

h = ρ m a b w b ρ w a b - 2 ρ m w S a + b - 2 w s

Passo 2

Agora é somente substituir os valores numéricos dados no enunciado

h   = 7900 ∙ 10 ∙ 5 ∙ 0,02 1000 ∙ 10 ∙ 5 - 2 ∙ 7900 ∙ 0,005 ∙ 10 + 5 - 2 ∙ 0,005

Portanto, o h será igual a

h = 16,2   c m  

Resposta

h = 16,2   c m

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