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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS Núcleo de Engenharia Térmica e Fluidos
Forças sobre Áreas Planas SubmersasNo projeto de aparelhos e objetos, tais como represas, obstruções de escoamento, superfícies de navios e tanques de descompressão, é necessário calcular as grandezas e locais das forças que agem nas superfícies, tanto planas como curvas.
Serão consideradas aqui apenas as superfícies planas.
Para a completa determinação da força do líquido na superfície plana (empuxo), deve-se especificar:
•a magnitude da força
•sua direção
•a linha de ação da força total do líquido na superfície plana(quadro negro)
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Propriedades de Áreas
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Em comporta retangular (da Eq. 10 e Tab. C.1):
HHHb
bHH
yAIyyp 3
2
2
122
3
=
+=+=
Assim, a força em uma comporta retangular, cuja borda superior énivelada com a superfície líquida (Fig.a), age dois terços abaixo do nível do líquido (paralelamente à área plana ao longo do eixo y).
Atenção:
, 32 αα Hsensenyh pp == b) (Fig.
32
,90 se Hhpo ==α
Exemplo
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Uma área plana, de 80 cm X 80 cm, age como uma janela em um submersível nos Grandes Lagos. Se ela está num ângulo de 45o
com a horizontal, que força aplicada normal à janela na borda inferior é necessária apenas para abrir a janela, se esta éarticulada na margem superior, que está a 10 m abaixo da superfície? A pressão dentro do submersível é assumida como atmosférica.
Exercício 1
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Encontrar a localização da força F resultante da água na comporta triangular e a força P necessária para segurar a comporta mostrada na figura abaixo.
Exercício 2
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