Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Mecânica para Engenharia: Estática Volume 1 - 6ª Edição - James L. Meriam, L. Glenn Kraige- Ed: 6º - Capítulo 5.3 - Ex. 31
Determine a coordenada z do centroide do volume gerado pela revolução de 180° da área sombreada em torno do eixo .
Passo 1
Sabendo que as equações para encontrar o centroide é dado por:
Dessa maneira, vamos primeiro encontrar o volume do problema.
Passo 2
Mas antes vamos escolher um elemento de volume, para assim podermos integrar, com isso:
Pronto! Escolhido o elemento de volume vamos integrar ele em relação a z e temos a nossa área. Como também, note que se olharmos lateralmente vemos um semiciclo, com profundidade z. De modo que, sabermos a área de um semiciclo:
Como o raio está na direção x, temos:
Assim sendo se multiplicarmos pela profundidade, que é o eixo z, teremos o volume. Dessa maneira o volume é dado por:
Logo,
Agora precisamos deixar em função de z para podermos integrar, o problema já nos informa a função que representa a curva que é parabólica, dessa maneira é só substituir os pontos que temos a nossa função, logo:
Passo 3
Tendo a função que descreve o nosso problema fica mais fácil de integrar, dessa maneira o volume é dado por:
Agora basta resolvermos essa integral que teremos nosso volume, sendo que:
Passo 4
Ante de aplicar a equação para achar o centroide na coordenada z, vamos resolver a integral:
Depois é só dividir pelo volume que teremos o ponto. Como o e Temos:
Logo,
Pronto! Só substituir na equação, se tiver alguma dificuldade na resolução das integrais ou na parte que obtém as equações das funções parabólicas recomendo que revise o assunto de substituição em cálculo e introdução a funções que encontra na própria plataforma. Agora vamos substituir: