Enunciado

5.50. Determine the y-coordinate of the centroid of the shaded area.

Passo 1

Vamos achar outro centroide, mas agora é só para o eixo y .

Beleza, vamos fragmentar o problema em três figuras mais fáceis de resolver

Mas atenção, o circulo em verde é uma subtração da figura, então tudo que fizermos em relação a ele tem valor negativo.

Passo 2

Vamos começar com o retângulo. Sua área é:

A Q = 125 + 125 ⋅ 200 + 200 = 100000   m m 2

Agora vamos determinar o centroide desse retângulo

x - Q = 200 + 200 2 = 200   m m

y - Q = 125 + 125 2 = 125   m m

Passo 3

Agora vamos para o triângulo. Começando por sua área:

A T = 1 2 b h

A T = 1 2 150 ⋅ 250 = 18750   m m 2

Vamos mudar o nosso centro do sistema de coordenadas para facilitar as contas

A gente colocou agora o centro em

O ' = 400 ; 0   m m

Então temos

x - T ' = 150 3 = 50   m m

y - T ' = 250 3   m m

Agora vamos passar para as coordenadas normais.

x - = x - T ' + O '

Então

x - = 50 + 400 = 450   m m

E

y - = y - T ' = 250 3   m m

Passo 4

Agora só falta o círculo. A área dele fica o seguinte

A C = π r 2 = π 60 2 = 3600 π

Agora vamos encontrar o centroide desse círculo, e podemos fazer isso sem fazer nenhuma conta. O centroide do círculo vai ser exatamente no centro dele, e coincidentemente o centro do círculo está no mesmo ponto que o centro do retângulo, então seu centroide é

x - C = 200   m m

y - C = 125   m m

Lembrando sempre que tudo que se refere ao círculo é negativo, já que o círculo é uma parte que falta na imagem.

Passo 5

Só falta calcular o centroide da figura toda agora.

x - = ∑ A x - ∑ A

Isso fica

x - = A Q x - Q + A T x - T - A C x - C A Q + A T - A C

Substituindo esses valores

x - = 100000 ⋅ 200 + 18750 ⋅ 450 - 3600 π ⋅ 200 100000 + 18750 - 3600 π = 117,73   m m

E agora para y

y - = ∑ A y - ∑ A

Isso fica

y - = A Q y - Q + A T y - T - A C y - C A Q + A T - A C

Substituindo esses valores

y - = 100000 ⋅ 125 + 18750 ⋅ 250 3 - 3600 π ⋅ 125 100000 + 18750 - 3600 π = 243,62   m m

Resposta

x - = 117,73   m m

y - = 243,62   m m

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Se a distância h foi escolhida de modo a maximizar y - , mostre que y - = 2 h 3 .
Determine as coordenadas do centroide por integração em termos de a e h :
Determine a distância h para a qual o centroide da área sombreada fique o mais distante de BB’, quando (a) k = 0,1 eb k = 0,8 .
Determine as coordenadas do centroide por integração em termos de a e h :
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