Enunciado
Cálculo - Anton - Cálculo - Vol 1- Ed: 10º - Capítulo 6.7 - Ex. 42
Use o Teorema de Pappus para calcular o volume do sólido gerado quando a região envolvida por e é girada em torno do eixo .
Passo 1
O Teorema de Pappus diz que, para um sólido de revolução gerado pela rotação de uma região :
Queremos achar o volume desse sólido a partir desse teorema.
Vamos refletir como a gente faz isso. Vem comigo!
Passo 2
Temos uma região que vai ser girada em torno do eixo . Para calcular o volume do sólido que vai surgir, pelo Teorema, precisamos entender como calcular a distância percorrida pelo centroide nessa rotação.
Agora pensa comigo: a trajetória do centroide é uma circunferência. E o raio dela é igual à distância do centroide até o eixo de rotação, no nosso caso o eixo .
Pelo gráfico da figura, vemos que ela simétrica em relação ao eixo e a reta . Por isso, o centroide é:
Então, a distância do centroide até o eixo de rotação, o eixo , é . Esse vai ser o raio da trajetória que o centroide vai fazer durante a rotação.
Passo 3
A distância percorrida pelo centroide é o comprimento da trajetória, que é uma circunferência. Logo, é só a gente calcular o comprimento da circunferência de raio :
Passo 4
Precisamos da área da região. Vamos precisar usar uma integral. A região está limitada superiormente pela função e inferiormente pela equação .
Para descobrir os extremos de integração precisamos achar as interseções entre essas duas curvas:
Então, podemos calcular a área pela integral:
Passo 5
Com tudo calculado, podemos usar:
Substituindo tudo que a gente tem na fórmula do teorema:
Arrasamos!