Enunciado

A água doce do pântano é drenada para o oceano através de uma comporta automática de 1,2   m de largura e 0,9   m de altura. A comporta é mantida por articulações localizadas ao longo da aresta superior em A e anteparos na soleira em B . Se o nivel da água no pântano é h = 1,8   m , determine o nível do oceano d para que a comporta possa ser aberta. (O peso específico da água salgada é 10050   N / m ).

Passo 1

Bom galera, a gente vai começar fazendo um diagraminha de corpo livre, pra nortear a gente:

Passo 2

Vamos lá, como o a comporta tem uma largura de 1,2   m , a gente tem que:

w = 1,2 ⋅ p = 1,2 ⋅ γ ⋅ ( p r o f u n d i d a d e )

Então, calculando os pesos:

w 1 = 1,2 γ ( h - 0,9 )

w 2 = 1,2 γ ( h )

w 1 ' = 1,2 γ ' ( d - 0,9 )

w 2 ' = 1,2 γ ' ( d )

Passo 3

Bom, com o que a gente já descobriu, a gente pode deduzir que:

P 1 ' - P 1 = 1 2 0,9 w 1 ' - w 1

→ P 1 ' - P 1 = 1 2 0,9 1,2 γ ' h - 0,9 - 1,2 γ d - 0,9

E também:

P 2 ' - P 2 = 1 2 0,9 w 2 ' - w 2

→ P 2 ' - P 2 = 1 2 0,9 1,2 γ ' ( d ) - 1,2 γ ( h )

Passo 4

Agora, vamos analisar o momento, adotando A como eixo de rotação e usando a equação de equilíbrio:

∑ M A = 0

0,9 B - 0,3 P 1 ' - P 1 - 0,6 ( P 2 ' - P 2 ) = 0

B = 1 3 P 1 ' - P 1 + 2 3 ( P 2 ' - P 2 )

Substituindo e desenvolvente, chegaremos em:

B = 1,8 γ ' d - 0,3 - 1,8 γ ( h - 0,3 )

Agora, com B = 0 e h = 1,8   m :

0 = 1,8 γ ' d - 0,3 - 1,8 γ 1,8 - 0,3

→ 0 = 1,8 γ ' d - 0,3 - 2,7 γ

→ 1,8 γ ' d - 0,3 = 2,7 γ

→ d - 0,3 = 2,7 γ 1,8 γ '

→ d = 3 γ 2 γ ' + 0,3

E já temos esses valores que o problema deu, então:

d = 3 ( 9,81 ⋅ 10 3 ) 2 ( 10050 ) + 0,3

→ d = 1,764   m

Resposta

d = 1,764   m

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