Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - J. L. Meriam - Estática - Mecânica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 82
O tanque de armazenamento de água é uma concha de revolução e deve ser pulverizado com duas camadas de tinta que tem uma cobertura de 500 pés2 por galão. O engenheiro (que se lembra da mecânica) consulta um desenho em escala do tanque e determina que a linha curva ABC tem um comprimento de 34 pés e que seu centroide está a 8,2 pés da linha central do tanque. Quantos galões de tinta serão usados para o tanque incluindo a coluna cilíndrica vertical?
Passo 1
Lembre-se dos teoremas de Pappus que a superfície externa de um corpo pode ser encontrada pela fórmula:
E o Volume pode ser encontrado pela fórmula:
representa a distância do centro de massa do eixo de revolução
Para o primeiro corpo (parte esférica), sabemos que o centro de massa do centro de massa em relação à linha de centro do tanque e comprimento ou ABC são:
Passo 2
Quanto ao cilindro, precisamos encontrar a distância do centro de massa ao eixo vertical. Como o corte bidimensional de um cilindro em relação ao eixo z é um círculo, a distância do eixo vertical ao centro do círculo é , então, neste caso:
E o perímetro das laterais do cilindro é:
Em seguida, precisamos encontrar , uma vez que a revolução é 360, escrevemos:
Finalmente, estamos procurando encontrar a Área da superfície aqui, então usaremos a primeira fórmula do Teorema de Pappus:
Passo 3
Usando isso para ambos os corpos, uma vez que a superfície total é a soma dos corpos individuais:
Como sabemos que sabemos que nossa tinta pode cobrir 500 pés2 por galão de tinta, dividimos a área com 500 para ver quanta tinta precisamos para uma cobertura
Como queremos descobrir quanta tinta é necessária para duas capas, multiplicamos o número acima por 2
Resposta
Divida os corpos em dois. Comece encontrando a distância do centro de massa do cilindro ao eixo vertical. Em seguida, encontre o ângulo de revolução em radianos. Aplique os teoremas de Pappus para encontrar a área da superfície e, então, você poderá descobrir a quantidade de tinta por capa. Cuidado, pois o problema pergunta quanta tinta é necessária para duas capas!