Enunciado

É dada uma função posição de uma partícula movendo-se ao longo de um eixo coordenado. Use o método do Exemplo 6 para analisar o movimento da partícula em t ≥ 0 e faça um esboço esquemático do movimento (como o da Figura 4.6 . 8 ).

s = 16 t e - t 2 8

Passo 1

Para analisar o movimento da partícula vamos achar a função velocidade derivando a função posição e a função aceleração, derivando a função velocidade, vamos lá:

v t = s ' t = 16 ⋅ e - t 2 8 + 16 t ⋅ e - t 2 8 ⋅ - 2 8 ⋅ t 2 - 1 = 16 e - t 2 8 - 4 t 2 e - t 2 8 = e - t 2 8 16 - 4 t 2

a t = v ' t = e - t 2 8 - 2 8 ⋅ t 2 - 1 16 - 4 t 2 + e - t 2 8 0 - 4 ⋅ 2 ⋅ t 2 - 1 =

= - t 4 e - t 2 8 16 - 4 t 2 + e - t 2 8 - 8 t = e - t 2 8 - 4 t + t 3 - 8 t = e - t 2 8 t 3 - 12 t

Passo 2

Vamos agora analisar os sinais da função velocidade e da função aceleração:

Para a velocidade vamos ver onde v t = 0 :

e - t 2 8 16 - 4 t 2 = 0 → 16 - 4 t 2 = 0 → 4 t 2 = 16 → t 2 = 4 → t = 2

É positiva em 0 < t < 1 e negativa em t > 2 .

Já para a t :

e - t 2 8 t 3 - 12 t = 0 → t 3 - 12 t = 0 → t t 2 - 12 = 0

t = 0

t 2 - 12 = 0 → t = 12

Para a aceleração a t > 0 quando t > 12 e a t < 0 quando 0 < t < 12 .

A partícula acelera se a velocidade e a aceleração tiverem o mesmo sinal; e a partícula desacelera se a velocidade e a aceleração tiverem sinal oposto.

Assim a partícula desacelera em 0 < t < 2 , para em t = 2 e começa a acelerar em 2 < t < 12 , em t = 12 começa a desacelerar, e desacelera em t > 12 .

Passo 3

Vamos fazer um esboço esquemático do movimento:

Resposta

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