Enunciado
Cálculo - Cálculo Volume 2 - 7ª Edição - James Stewart- Ed: 7º - Capítulo 16.2 - Ex. 46
Suponha que exista um furo na lata de tinta do exercício e de tinta vazam da lata de modo contínuo e uniforme durante a subida do homem. Quanto trabalho é realizado?
Passo 1
Oi galera, tudo bem? Vamos começar!!!
Mas vamos lembrar o que o exercício 45 falava:
Um homem de 160 libras carrega uma lata de 25 libras de tinta subindo uma escada helicoidal que circunda um silo com um raio de 20 pés. Se o silo tem 90 pés de altura e o homem faz exatamente três rotações completas para subir ao topo, de quanto é o esforço feito pelo homem contra a gravidade?
Nesse exercício, encontramos o esforço igual a:
Agora no exercício 46, temos que calcular o trabalho realizado considerando que de tinta vazam da lata de modo contínuo e uniforme durante a subida do homem.
Vish, como faço isso!!!
Vamos relembrar como era a parametrização do exercício . Era assim:
Logo,
Pra quem já fez o exercício anterior, lembra que a força é:
Bom, agora esse valor vai diminuindo ao longo do percurso de . E uma possível parametrização para essa perda de peso ao longo desse percurso é:
Observe, que quando estamos em , ainda não perdemos nada, e conforme o numero de voltas vai aumentando, vai aumentando a perda de peso. Até que ao completar as voltas, para , temos o peso perdido em todo o deslocamento.
Então, em relação à analise acima vamos ter a nova força:
Já temos a força e a parametrização do deslocamento! Agora é s�� aplicar na integral!
Vamos nessa!
Passo 2
Temos que a expressão para obter o trabalho é:
Nossa força é:
O deslocamento parametrizado é:
Mas repare, que precisar de , logo devemos aplicar a derivada em relação a em . Ficamos com:
Assim, nossa integral vai ficar:
Passo 3
Pronto! Agora precisamos fazer o produto escalar do integrando e fazer a integral! Vamos lá?
Fazendo o produto escalar, obtemos:
Agora vamos integrar em . Integrando temos:
Aplicando os limites de integração, ficamos com:
Simplificando, temos o trabalho como:
Ou pode ser escrito como: