Enunciado

As alturas das ondas h em mar aberto dependem da velocidade v do vento e do período de tempo t em que o vento sopra nessa velocidade. Os valores da função h = f ( v , t ) são registrados em pés na tabela a seguir.

(a)Quais são os significados das derivadas parciais ∂ h ∂ t ?

(b)Estime os valores de f v 40,15 e f t = 40,15 . Quais são as interpretações práticas desses valores?

(c) Qual é o valor do seguinte limite?

lim t → ∞ ⁡ ∂ h ∂ t

Passo 1

Bom galera, nessa questão nós temos que analisar o comportamento da função h = f ( v , t ) , onde h é a altura das ondas em mar aberto, v é a velocidade do vento e t é o tempo em que o vento sopra nessa velocidade.

Passo 2

Para entender o significado de

h t = ∂ h ∂ t

vamos pensar sobre a unidade da derivada parcial, que é de certa forma:

Δ h Δ t = V a r i a ç ã o   d a   a l t u r a   d a s   o n d a s V a r i a ç ã o   d o   t e m p o   q u e   o   v e n t o   s o p r a

Ou seja, essa derivada diz a variação da altura da onda para cada periodo diferente de tempo que o vento soprar.

Passo 3

Beleza, agora vamos encontrar: f v 40,15 e f t = 40,15

Bom, com a definição de derivada ficamos com:

f v 40,15 = lim h → 0 ⁡ f 40 + h , 15 - f ( 40,15 ) h

f t 40,15 = lim h → 0 ⁡ f 40,15 + h - f ( 40,15 ) h

Vamos começar por f v na tabela a gente olha e vê que podemos nos aproximar de v = 40 por v = 50 e v = 30 , então essa variação é o mesmo que dizer que h = 10 e - 10 .

E depois pegamos os valos tabelados.

f v 40,15 = f 40 + 10,15 - f 40,15 10 = 36 - 25 10 = 1 , 1

f v 40,15 = f 40 - 10,15 - f ( 40,15 ) - 10 = 16 - 25 - 10 = 0 , 9

Pegamos a media entre os dois e consideramos que:

f v ≈ 1

f v diz a variação da altura da onda por uma unidade de variação de velocidade quando v = 40 e t = 15 .

Passo 4

Agora, fazemos o mesmo com f t .

Podemos aproximar nos aproximar de t = 15 por t = 20 e t = 10 , então essa variação é o mesmo que dizer que h = 5 e - 5 .

E depois pegamos os valos tabelados.

Para h = 5 :

f t 40,15 = f 40,15 + 5 - f ( 40,15 ) 5

f t 40,15 = 28 - 25 5 = 0.6

f t 40,15 = 0.6

Para h = - 5 :

f t 40,15 = f 40,15 - 5 - f ( 40,15 ) - 5

f t 40,15 = 21 - 25 - 5

f t 40,15 = 0.8

A média fica:

f t ≈ 0.7

E f t diz a variação da altura da onda por uma unidade de variação de tempo quando v = 40 e t = 15 .

Passo 5

Falta então calcularmos o limite:

lim t → ∞ ⁡ ∂ h ∂ t

Isso é a variação da altura daonda quando o tempo é infinitamente grande e a velocidade do vento é mantida constante.

Quando a gente olha a tabela, percebemos que a variação entre as alturas vão diminuindo conforme aumenta t , podemos deduzir que uma hora h ficará constante, com a h constante, sua defivada em função do tempo é 0 , logo:

lim t → ∞ ⁡ ∂ h ∂ t = 0

Resposta

(a)

Variação da altura da onda para cada periodo diferente de tempo que o vento soprar.

(b)

f v ≈ 1

f t ≈ 0.7

f v diz a variação da altura da onda por uma unidade de variação de velocidade quando v = 40 e t = 15 .

E f v diz a variação da altura da onda por uma unidade de variação de tempo quando v = 40 e t = 15 .

(c)

lim t → ∞ ⁡ ∂ h ∂ t = 0

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

3. Seja ∅ : R → R uma função de uma variável real, diferenciável e tal que ∅ ' 1 = 4 . Seja g x , y = ∅ x y . Calculea) ∂ g ∂ x 1,1 b) ∂ g ∂ y 1,1
1. Determine as derivadas parciais i) g ( x , y ) = x^y
4. Seja g x , y = ∅ x y a função do exercício anterior. Verifique que x ∂ g ∂ x x , y + y ∂ g ∂ y x , y = 0 Para todo x , y ∈ R 2 , com y≠0.
1. Determine as derivadas parciais b) z = cos x y
1. Determine as derivadas parciais l) f ( x , y ) = root(3)(x^3 + y^2 + 3)