Força hidrostática em superfície inclinada

Informe a profundidade vertical do centroide, a área molhada e a densidade do fluido. A gravidade padrão é aplicada automaticamente, mas você pode alterá-la. O resultado inclui a pressão no centroide e a força em newtons e quilonewtons. Como a profundidade do centroide já representa a posição em relação à superfície livre, não é necessário informar o ângulo para obter a magnitude.

Use a profundidade vertical do centroide

A pressão hidrostática cresce linearmente com a profundidade vertical abaixo da superfície livre. Em uma superfície plana, a pressão distribuída pode ser substituída por uma única força resultante cuja magnitude é a pressão no centroide da área multiplicada pela área submersa. Portanto, use a distância vertical entre a superfície livre e o centroide geométrico da parte molhada. Ela não é o comprimento medido ao longo da inclinação e não precisa coincidir com a profundidade da borda superior, da borda inferior, da dobradiça ou do centro de pressão. Se o desenho fornecer uma distância ao longo da rampa, converta-a primeiro em sua componente vertical pela geometria do problema. Quando uma placa atravessar a superfície livre, considere somente a parte submersa: determine a área e o centroide dessa forma molhada, em vez de usar as dimensões da placa inteira. A calculadora pressupõe uma superfície plana em fluido parado, com densidade uniforme e pressão manométrica igual a zero na superfície livre.

Entenda a equação e os valores apresentados

O cálculo usa F = rho g h_c A, em que rho é a densidade de massa, g é a aceleração gravitacional, h_c é a profundidade vertical do centroide e A é a área submersa. O produto intermediário rho g h_c fornece a pressão manométrica no centroide em pascals. A multiplicação pela área produz a força em newtons, também convertida para quilonewtons. A inclinação afeta a geometria usada para encontrar o centroide e o ponto de atuação da resultante, mas não altera de forma independente a magnitude depois que a profundidade vertical e a área molhada são conhecidas. Por isso, nenhum ângulo é solicitado. A gravidade padrão é usada automaticamente; informe outro valor positivo quando uma especificação, uma convenção local ou um ambiente fora da Terra exigir. Todos os dados precisam ser números positivos e finitos. Valores zero, negativos, ausentes ou não numéricos são rejeitados para evitar um resultado enganoso.

Aplique o resultado com os limites adequados

Use a força resultante como a carga normal total da pressão hidrostática manométrica em um lado do plano. Ela auxilia no pré-dimensionamento de comportas, painéis de tanques, escotilhas, janelas e outros componentes planos submersos. A magnitude sozinha não localiza o centro de pressão, não calcula o momento em uma dobradiça, não decompõe a força em componentes horizontais e verticais e não inclui a pressão na face oposta. Essas tarefas exigem geometria adicional, como o segundo momento de área e a orientação da placa. A equação também pressupõe condições hidrostáticas: não representa impacto de ondas, aceleração do fluido, golpe de aríete, arrasto viscoso ou outras cargas dinâmicas. Para fluidos cuja densidade varia de modo relevante com a profundidade, uma única densidade pode ser insuficiente; integre a distribuição com um modelo apropriado. Trate a precisão numérica apresentada como conveniência, não como prova da precisão das medições. Em projetos, aplique combinações de carga, fatores de segurança, regras de materiais e revisão profissional exigidos pela norma pertinente.