Enunciado
Cálculo - Dennis G. Zill - Equações Diferenciais - Vol 1- Ed: 3º - Capítulo 3.2 - Ex. 23
Um tanque contém 500 litros de água pura. Uma solução salina contendo de sal por litro é bombeada para dentro do tanque a uma taxa de litros por minuto. A mistura é drenada à mesma taxa. Encontre a quantidade de gramas de sal no tanque em qualquer instante.
Passo 1
Bora lá?
Lá na equação 11 do seu livro, ele fala que em problemas do tipo, temos:
A taxa de entrada de sal é:
E a taxa de saída é
Então, a equação vai ser
Como a água é pura, ou seja, não tinha sal a princípio, temos
Temos aqui uma equação diferencial linear, porque ela pode ser escrita no formato , olha:
Vimos que a solução de uma equação diferencial linear é dada por:
Onde
Na nossa equação , temos e então:
Substituindo o que temos na equação :
Agora vamos aplicar a condição inicial, beleza?
Passo 2
Temos
Aplicando a condição inicial de que :
Então, a quantidade pode ser escrita assim:
Mais rápido do que parecia né? :P