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. 38
Determine a coordenada z do centroide do volume obtido pela revolução da área triangular sombreada de 360° em torno do eixo z.
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 ao raio e temos o nosso volume. Note que, quando a revolução a parte mais externa é uma circunferência de comprimento sendo o raio variando. Sendo que se multiplicarmos pela altura z teremos o volume.
Agora precisamos encontrar a função que descreve a reta, assim podemos achar também os limites de integração. Se substituirmos os valores em uma equação linear teremos:
Dessa maneira o limite é dado de 0 a . Só substituir o ponto na equação linear.
Passo 3
Tendo a função que descreve o nosso problema fica mais fácil de integrar, dessa maneira o comprimento é dado por:
Agora basta resolvermos essa integral que teremos o volume, sendo assim:
Passo 4
Ante de aplicar a equação para achar o centro de massa na coordenada z, vamos resolver a integral:
Depois é só dividir pela área que teremos o ponto. Cuidado! O ponto fica no meio em relação a z. Portanto:
Logo,
Pronto! Só substituir na equação, se tiver alguma dificuldade na resolução das integrais recomendo que revise o assunto de integrais em cálculo que encontra na própria plataforma. Agora vamos substituir: