Enunciado
Cálculo - Anton - Cálculo - Vol 1- Ed: 10º - Capítulo 4.6 - Ex. 22
A função descreve a posição de uma partícula movendo-se ao longo de um eixo coordenado, onde está em metros e está em segundos.
- Encontre as funções velocidade e aceleração.
- Encontre no instante a posição, a velocidade, a velocidade escalar e a aceleração.
- Em que instantes a partícula está parada?
- Quando a partícula está aumentando ou diminuindo a velocidade?
- Encontre a distância total percorrida pela partícula entre e .
Passo 1
- Para acha a função velocidade é só derivar a função posição, vamos lá:
- Aqui vamos substituir o valor de para achar a posição, a velocidade e a aceleração em suas respectivas fórmulas achadas no passo anterior:
- A partícula está parada no tempo em que a função velocidade é igual a zero, vamos igualar a função a zero e achar o tempo:
- A partícula aumenta a velocidade se a velocidade e a aceleração tiverem o mesmo sinal; e a partícula diminui se a velocidade e a aceleração tiverem sinal oposto.
- A distância total percorrida pela partícula entre e não deve levar em conta o quanto foi percorrido totalmente, não podendo pegar simplesmente a posição final e inicial e subtrair, assim deve ser levado em consideração o ponto onde ele estava parado, vamos então calcular pela fórmula:
E a função aceleração é a derivada da função velocidade, vamos então derivar:
Passo 2
Já a velocidade escalar como descreve somente quão rápido uma partícula se move, ela é dada pela fórmula:
Vamos substituir o valor:
Passo 3
A partícula então está parada em , pois está fora do intervalo .
Passo 4
Vamos ver onde a velocidade e aceleração é positiva e negativa:
No intervalo de tempo em , muda de sinal em e muda de sinal em:
A equação não possui raiz real, então não muda de sinal.
Temos que a velocidade quando e quando .
Assim a partícula está acelerando em e desacelerando em .
Passo 5
Substituindo:
Assim, A distância total percorrida pela partícula entre e é de metros.
Resposta
- e
- , , e
- A partícula está acelerando em e desacelerando em
- m