Enunciado
Cálculo - Anton - Cálculo - Vol 1- Ed: 10º - Capítulo 6.7 - Ex. 41
Use o Teorema de Pappus e o fato de que a área de uma elipse com semieixos e é para calcular o volume do toro elíptico gerado pela revolução da elipse
em torno do eixo . Suponha que .
Passo 1
O Teorema de Pappus diz que, para um sólido de revolução gerado pela rotação de uma região :
Queremos achar esse volume do toro sabendo que área de uma elipse é:
E a equação da elipse é:
Vamos refletir como a gente faz isso. Vem comigo!
Passo 2
Temos uma elipse 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 .
Olha a equação da elipse:
A gente sabe que, por causa da simetria, o centroide coincide com o centro, que nesse caso está em . Então, a distância do centro até o eixo de rotação, o eixo , é . Por isso o raio da trajetória vai ser .
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. A área de é a área de uma elipse de semieixos e , então:
Passo 5
Com tudo calculado, podemos usar:
Substituindo tudo que a gente tem na fórmula do teorema:
Arrasamos!