Enunciado

A Fig. Pl.47 mostra uma boia esférica com 8500 N de peso e um diâmetro de 1,5 m, ancorada no fundo de um lago por meio de um cabo. Determine a força exercida pelo cabo, em N. Considere a massa específica da água como 103 kg/m3 e g = 9,81 m/s2.

Passo 1

Ooopa, tudo bem?

Vamos lá resolver mais uma questão de termodinâmica!

Passo 2

O enunciado nos dá alguns parâmetros:

  • Peso da boia: W = 8500   N
  • Diâmetro da boia: D = 1,5   m
  • Massa específica da água: ρ á g u a = 10 3   k g / m 3
  • Aceleração da gravidade: g = 32,2   f t / s 2

Com todos os parâmetros anotados, vamos seguir para os próximos passos.

Passo 3

Desenhando o esquemático do problema

Onde, F b é a força exercida pela água na boia e T é a força exercida pelo cabo na boia.

Passo 4

Considerando o equilíbrio das forças na direção vertical (positivo pra cima)

F b = W - T = 0 → T = W - F b

Passo 5

A força flutuante F b é dada por

F b = ρ á g u a g V = ρ á g u a g 4 π 3 D 2 3

Substituindo os dados

F b = 10 3   k g / m 3 9,81   m / s 2 4 π 3 1,5   m 2 3 = 17335,7   N

Passo 6

Substituindo os valores de F b e W na Equação para a tração na corda T , obtido no Passo 4

T = F b - W = 17335,7   N - 8500   N = 8835,7   N

Resposta

T = 8835,7   N

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