O detonador de uma bomba está localizado no ponto P = ( 2 ,   1 ,   2 ) . Para provocar a explosão, acende-se a extremidade A = ( 2 ,   1 ,   1 ) de uma haste combustível paralela ao vetor u → = ( 1 ,   0 ,   2 ) , cuja extremidade B toca o ponto inicial de um rastilho de pólvora retilíneo que termina no detonador. Sabendo que o fogo se propaga com velocidade unitária na haste e no rastilho e que este está contido no plano π : x + 2 y - z - 2 = 0 , mostre que a explosão ocorre entra 3 e 4 segundos após o início do processo. O sistema de coordenadas é ortogonal.

Passo 1

Eu sei que esse exercício parece confuso hahaha mas vamos por partes pra ficar bem simples:

Pelos dados do exercício, sabemos que o ponto P e o ponto B estão no plano π (“cuja extremidade B toca o ponto inicial de um rastilho de pólvora retilíneo que termina no detonador”; “na haste e no rastilho e que este está contido no plano”).

Além disso, o vetor A B → é paralelo ao vetor u → , então temos algo assim:

Nosso primeiro objetivo é encontrar o ponto B , vamos ver como podemos fazer isso hahaha

Passo 2

Vamos criar uma reta r que passa pelo ponto A e pelo ponto B . Seu vetor diretor vai ser u → , certo?

Então, essa reta vai ser

r : X = 2 ,   1 ,   1 + λ . ( 1 ,   0 ,   2 )

Boa, já encontramos uma reta:

Passo 3

Agora precisamos encontrar o ponto B para aí sim vermos quanto tempo leva pra tudo acontecer ok?

O ponto B vai ser a intersecção da reta r com o plano π . Vamos encontrar!!

Um ponto genérico da reta r , pela sua equação, é:

B = ( 2 + λ ,   1 ,   1 + 2 λ )

Vamos substituir esse ponto na equação do plano:

2 + λ + 2 . 1 - ( 1 + 2 λ ) - 2 = 0

2 + λ + 2 - 1 - 2 λ - 2 = 0

λ = 1

Então a intersecção entre a reta e o plano é dada quando λ = 1 , certo?

Vamos substituir esse λ no ponto genérico para encontrarmos o ponto B :

B = ( 3 ,   1 ,   3 )

Passo 4

Sabemos que:

A B → = B - A = ( - 1 ,   0 ,   - 2 )

B P → = P - B = ( - 1 ,   0 ,   - 1 )

Quando a pessoa acende a extremidade A , o fogo percorre o caminho A B → e depois o caminho B P → , até o detonador. Então, como o fogo se propaga com velocidade unitária 1 u n i d a d e s e g u n d o , vamos encontrar a distância entre os vetores A B → e B P → e assim encontraremos o tempo que o processo leva:

A B → + B P →

1 + 4 + 2

5 + 2

Se fizermos esse continha na calculadora, vemos que dá algo próximo de 3,6   s , que está entre 3 e 4, entãooo, ta provado!! :)

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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