Enunciado

(d x)/(d t) = k (6 - x) (3 - x)

int (d x)/((6 - x) (3 - x)) = int k d t

Passo 1

Temos as seguintes informações, quando t=0, temos que x=0, e quando t=4min, x=1g.

int (d x)/((6 - x) (3 - x)) = int k d t

Passo 2

Agora vamos para frações parciais, temos que:

(1)/((6 - x) (3 - x)) = (A)/((6 - x)) + (B)/((3 - x))

Isolando 1 , vamos achar

1 = A (3 - x) + B (6 - x)

Resolvendo o sistema de equações acima, temos:

A = (1)/(3) ; B = - (1)/(3) ;

Agora substituindo os valores de A e B temos:

(1)/((6 - x) (3 - x)) = ((1)/(3))/((x - 6)) + (- (1)/(3))/((x - 3))

Passo 3

Já resolvemos as frações parciais, agora só falta resolver a integral.

int (1)/((6 - x) (3 - x)) d x = int ((1)/(3))/((x - 6)) d x + int (- (1)/(3))/((x - 3)) d x

Ficou fácil agora, basta resolver as integrais, que são bem simples.

int ((1)/(3))/((x - 6)) d x + int (- (1)/(3))/((x - 3)) d x = int k d t

Logo:

(l n |x - 6|)/(3) - (l n |x - 3|)/(3) + (l n |c|)/(3) = k t

Simplificando:

ln |((x - 6) C)/(x - 3)| = 3 k t

3 k t = ((x - 6) C)/(x - 3)

Quando x=0, C=1/2.

Para t=4 e x=1:

k = ln |(5)/(4)| // 12

Resposta

Pronto, tendo o valor de k e C, para x=2, temos:

t = 12,4 m i n

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Calcule as integrais. Talvez seja necessário fazer substituição primeiro.
Calcule as integrais. Talvez seja necessário fazer substituição primeiro.
Calcule as integrais. Talvez seja necessário fazer substituição primeiro.
Calcule a integral int_0^1 (x^3 + 2 x)/(x^4 + 4 x^2 + 3) d x
Calcule a integral int_0^1 (x - 4)/(x^2 + 5 x + 6) d x