Enunciado

Determine a distância h à qual um furo precisa ser escavado no cilindro de modo que o centro de massa do conjunto esteja localizado em x - = 64   m m . O material tem uma densidade de 8   M g / m 3 .

Passo 1

O problema quer que a gente encontre h para que x - = 64   m m , levando em conta a densidade 8 M g / m 3 , pra isso vamos usar a massa do cilindro menor m 1 e do maior m 2 . Sabemos que o x - é dado por na questão por:

x - = x - 2 ⋅ m 2 - x - 1 ⋅ m 1 m 2 - m 1

Passo 2

Primeiro gente vai pegar o valor do centroide em um cilindro, você pode achar eles na internet, mas também fica no final do livro, nele a gente encontra que o centroide é:

x - 1 = h 1 2

x - 2 = h 2 2 = 120 2 = 0,06   m

Passo 3

Agora, vamos calcular os volumes dos cilindros, também pode ser encontrado no final do livro, então, vamos lá:

V 1 = π r 2 ⋅ h 1 = π ⋅ 0,02 2 ⋅ h 1 = 0,0004 h 1 π   m 3

V 2 = π r 2 ⋅ h 2 = π ⋅ 0,04 2 ⋅ ( 0,12 ) = ( 0,000192 ) π   m 3

Note que eu deixei o π , porque vai ser anulado no calculo então não precisamos trabalhar com ele.

Lembra daquela densidade que a questão deu? Vamos usar agora para calcular a massa dos cilindros:

m 1 = V 1 ⋅ 8 = 0,0004 h 1 π ⋅ 8 = 0,0032 h 1 π   M g

m 2 = V 2 ⋅ 8 = 0,000192 π ⋅ 8 = 0,001536 π   M g

Obs.: Não precisa se preocupar com a unidade de massa nesse caso, que não influencia no nosso resultado, por causa da divisão pela mesma univade.

Então, agora vamos usar a formula do centróide resultante, pois já sabemos que x - = 64   m m :

x - = x - 2 ⋅ V 2 - x - 1 ⋅ V 1 V 2 - V 1

64 = 0,6 ⋅ 0,001536 π - h 1 2 ⋅ 0,0032 h 1 π 0,001536 π - 0,0032 h 1 π

Agora resolvendo essa equação, encontramos que:

h 1 = 0,048   m = 48   m m

Resposta

h = 48   m m

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Determine a profundidade h do furo no cilindro de modo que o centro de massa do sólido estejalocalizado em x - = 64m m . O material tem densidade de 8M g / m 3 .
Determine a localização x - do centroide C da área sombreada que faz parte de um círculo com raio r .
Determine a localização x - do centroide C da área sombreada que faz parte de um círculo com raio r .
Localize o centro de massa z - do sólido. O material tem densidade ρ = 3M g / m 3 . Há um furo com diâmetro de 30m m conforme a figura.
Localize o centro de massa ( overset(-)(x) , overset(-)(y) , overset(-)(z) ) do sólido homogêneo.