UFU, Sem Campus, Cálculo 1, Profº Sato - Listas de Cálculo 1 - 2ª Lista de Exercícios, Questão 11.3
Um barco deixa as docas às 14h e viaja para o sul com velocidade de 20km/h. Outro barco
estava rumando para o leste a 15km/h e alcança a mesma doca às 15h. Em que momento os
dois botes estavam mais próximos um do outro?
Passo 1
Eaew, belezinha?
A questão nos descreve nos descreve uma situação em que um barco se aproxima e o outro se afasta das docas. Como o barco vindo do leste com velocidade 15km/h atinge as docas às 15h, isso significa que, às 14h, esse barco se encontrava à 15km à oeste das docas. A figura abaixo ilustra a situação, com o barco em verde se aproximando das docas pelo oeste e o barco vermelho se afasta para o sul.
Com isso, considerando a doca como origem, podemos escrever que, a partir das 14h, a função que determina a trajetória do barco verde é
Às 14h, o barco em vermelho se afasta para o sul, com velocidade de 20km/h. Assim, podemos escrever uma função para a sua trajetória
Assim, podemos também encontrar uma função para a distância d(t) entre os barcos através do teorema de Pitágoras
Então, para descobrir em que momento a distância entre os barcos é a menor, precisamos encontrar o ponto de extremo dessa função. E como a gente faz isso? Bem, a gente sabe que em um ponto de extremo, a derivada de uma função é nula! Então, a gente precisa derivar a função distância para determinar em que instante de tempo ela ocorre! Então vamos lá derivar!
Passo 2
Se definirmos as funções e , podemos escrever a função distância como . Então, para derivar a distância podemos usar a regra da cadeia:
Então,
Para que isso seja nulo, precisamos que o denominador se anule. Então, queremos que , o que ocorre quando t = 0.18s. Então, a menor distância entre os barcos ocorre quando se passaram desde que o barco vermelho deixa as docas, às 14h10min48s. A distância mínima é fácil de ser calculada, basta substituir 0,18 na expressão para a distância. Fazendo isso, encontramos que a distância mínima é de aproximadamente 14.3 km.
A questão foi isso! Te vejo na próxima! Tchau Tchau!
Resposta
Instante de menor distância: 14h10min48s
Distância mínima 14.3 km