Em casa um dos problemas de 1 a 4, determine ω₀ , R e delta , de modo a escrever a expressão dada na forma s = R * cos(ω₀ t - δ)

s = 4 * cos(3t) - 2 * sen(3t)

Passo 1

Vamos fazer algo simples. Não estamos interessados na física do capítulo, mas apenas na matemática. Assim tome a equação 12 dada por

s = A cos ⁡ ω 0 t + B   s e n   ω 0 t

Dela vamos supor escrever por conveniência ela da forma que queremos

s = R cos ⁡ ( ω 0 t - δ )

Que se abrirmos usando nossa conhecidas relações trigonométricas, temos

s = R cos ⁡ δ cos ⁡ ω 0 t + R   s e n   δ   s e n   ω 0 t

Assim só disso que precisamos pra resolver nosso problema

Passo 2

Olhando para nosso passo 1, a única pessoas que precisamos ajeita é a parte do delta, certo?

Assim queremos que

R cos ⁡ δ = 4 R   s e n   δ = - 2

Assim é o que precisamos resolver.

Vamos elevar cada termo ao quadrado e soma-los, simples não ?

O que nos dá

R 2 cos 2 ⁡ δ + R 2 s e n 2 δ = R 2 = 16 + 4 = 20

Assim temos que

R = 2 5

Passo 3

E temos também pela divisão entre eles que

tan ⁡ δ = - 1 / 2

Assim

δ ≈ - 0,4636

Assim teremos então

s = 4 cos ⁡ 3 t - 2   s e n   3 t = 2 5 cos ⁡ - 0,4636 cos ⁡ 3 t + 2 5   s e n - 0,4636   s e n   3 t

Como cosseno é par, temos que cos ⁡ - a = cos ⁡ ( a ) e como seno é ímpar, s e n - a = - s e n   a , então

s = 2 5 cos ⁡ 0,4636 cos ⁡ 3 t - 2 5   s e n 0,4636   s e n   3 t

Que pode ser resumido em

s = 2 5 cos ⁡ ( 3 t + 0,4636 )

Resposta

R = 2 5 ,   ω 0 = 3   e δ = - 0,4636   r a d

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