Enunciado
Elétrica - James W. Nilsson, Circuitos Elétricos- Ed: 10º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 20
Determine a transformada de Laplace de cada uma das seguintes funções:
a) ;
b) ;
c) ;
d) ;
e) .
Passo 1
Sabemos que as transformadas de Laplace, em sua grande maioria são tabeladas, então vamos usar algumas transformações prontas quando pudermos pois este é um livro de circuitos, e iremos aproveitar que já passamos (nós passamos?) de equações diferenciais!
Vamos começar pela primeira transformação. Sabemos que a transformada da exponencial multiplicada por um termo t é:
Sabendo da propriedade da transformação de Laplace que diz que um produto no domínio do tempo é uma soma no domínio da frequência, podemos facilmente extrair a transformada de :
Passo 2
A transformada do seno já é tabelada, pois é calculada com frequência, então vamos escrevê-la:
Porém o argumento do seno é multiplicado por um ômega. Substituindo o ômega:
Passo 3
Nessa letra c) não temos a transformada dessa função já tabelada. Vamos então manipular essa expressão até que chegaremos em uma função tabelada. Pela identidade do seno, podemos escrever:
Bingo! ambas as funções que dependem de já temos tabeladas. Basta calcular a transformada delas agora:
Na tabela conhecemos a transformada de seno e de cosseno:
e a do cosseno:
Juntando tudo isso na expressão completa ficamos com:
Já está transformado mas podemos reduzir essa expressão:
Ufa!
Passo 4
A transformada de t já é tabelada, então vamos colocar ela diretamente na nossa resposta ;)
Passo 5
A transformada do cosseno hiperbólico é tabelada mas somada com um argumento extra não é. Mas não criemos pânico, vamos usar a mesma estratégia feita na letra c). Escrevendo primeiro a identidade do cosseno hiperbólico:
A transformada do cosseno hiperbólico é conhecida:
A do seno hiperbólico também:
Podemos rescrever a expressão da transformada agora com a identidade:
Reduzindo a expressão:
Como conhecemos as transformadas dos elementos que dependem de t, podemos substituir:
Podemos reduzir a expressão:
Resposta
a)
b)
c)
d)
e)