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LISTÃO - CÁLCULO DE VÁRIAS VARIÁVEIS
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FORMAÇÃO ESPECÍFICA – QUESTÕES OBJETIVAS
Questão 1 - A densidade populacional (em pessoas por milha quadrada) de
uma cidade costeira pode ser modelada pela seguinte função
𝑓(𝑥,𝑦) = 15 000(𝑥+1)2 , em que x e y são medidos em milhas.
Nessas condições, pode se afirmar que a população no interior da área
retangular definida pelos vértices (0,0), (0,2), (2,0) 𝑒 (2,2) está mais próxima de:
A) 14 000 habitantes
B) 16 000 habitantes
C) 20 000 habitantes
D) 36 000 habitantes
Questão 2 - Um reservatório de base retangular 𝐷 tem seu formato modelado
conforme representado na figura a seguir
Qual das integrais abaixo expressa corretamente a capacidade do reservatório
em 𝑚3?
A) ∫ ∫ 𝑓(𝑥, 𝑦)𝑑𝑥𝑑𝑦4311
B) ∫ 𝑓(𝑥, 𝑦)𝑑𝑦43
C) ∫ ∫ 𝑓(𝑥, 𝑦)𝑑𝑦𝑑𝑥4321
D) ∫ 𝑓(𝑥, 𝑦)𝑑𝑥21
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Questão 3 - A carga elétrica total líquida 𝑄 existente em uma superfície 𝑅 pode
ser determinada se se conhece a distribuição superficial de carga 𝜎(𝑥,𝑦),
bastando efetuar-se o cálculo
𝑄 = �𝜎(𝑥, 𝑦)𝑑𝐴
𝑅
em que 𝑑𝐴 = 𝑑𝑦𝑑𝑥.
Uma lâmina fina, com superfície retangular, apresenta densidade superficial de
carga dada por 𝜎(𝑥,𝑦) = 𝑒−𝑥 sin 𝑦 coulombs por metro quadrado, e está
situada na região
𝑅 = {(𝑥, 𝑦)/ 0 ≤ 𝑥 ≤ 1 𝑒 0 ≤ 𝑦 ≤ π}
Tendo em conta que 𝑥 e 𝑦 são medidos em metros, a carga elétrica total
acumulada nessa lâmina é
(A) 2 − 2
𝑒
(B) 2−2𝑒
2
(C) − 2
𝑒
(D) 0
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Questão 4 - Em uma cidade delimitada por uma região triangular (𝐴𝐵𝐶), a
elevação em quilômetros acima do nível do mar no ponto (𝑥,𝑦) é modelada
por: 𝑓(𝑥,𝑦) = 0,25 − 0,025𝑥 − 0,01𝑦, em que x e y são dados em quilômetros.
Nessas condições, é correto afirmar que a elevação média da cidade está mais
próxima de:
A) 100 metros
B) 200 metros
C) 300 metros
D) 400 metros
Questão 5 - Uma placa fina cobre a região triangular de vértices (0,0); (1,0) 𝑒 (0,1). A densidade da placa é de 𝛿(𝑥, 𝑦) = 𝑥(1+𝑦)
2
. Determine a
massa desta placa.
A) 1
8
B) 5
48
C) 7
24
D) 1
6
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Questão 6 - Se 𝑑(𝑥,𝑦) = 102𝑥𝑒𝑦 representa a densidade ratos em uma ilha,
onde x e y são medidos em quilômetros, determine a quantidade de ratos que
vivem em uma região delimitada por 𝑥 = 0, 𝑥 = �𝑦, 𝑦 = 0 𝑒 𝑦 = 1.
A) 20
B) 30
C) 40
D) 50
Questão 7 - Numa galeria de arte será reservada uma área para exposição de
obras de arte de Picasso . Um engenheiro fez um projeto que limitou a região
para esta exposição pelas curvas 𝑦 = −𝑥2 + 14𝑥 − 40 e 𝑦 = 5. Podemos
afirmar que a integral dupla que representa tal área assim como o valor desta
área em metros quadrados correspondem respectivamente a:
(A) 𝐴 = ∫ ∫ 𝑑𝑦𝑑𝑥−𝑥2+14𝑥−40595 𝑒 𝐴 = 5183
(B) 𝐴 = ∫ ∫ 𝑑𝑦𝑑𝑥−𝑥2+14𝑥−40595 𝑒 𝐴 = 323
(C) ∫ ∫ 𝑑𝑥𝑑𝑦 𝑒 𝐴 = 50
3
−𝑥2+14𝑥−40
0
5
0
(D) ∫ ∫ 𝑑𝑥𝑑𝑦 𝑒 𝐴 = 220
3
−𝑥2+14𝑥−40
0
5
0
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Questão 8 - Uma função densidade de probabilidade conjunta 𝑓 de duas
variáveis deve satisfazer as condições:
(I) 𝑓(𝑥, 𝑦) ≥ 0 (II) ∫ ∫ 𝑓(𝑥,𝑦)𝑑𝑦𝑑𝑥 = 1∞−∞∞−∞ para todo (𝑥,𝑦) ∈ 𝐑2
Considere a função 𝑓(𝑥, 𝑦) = � 𝐾𝑒𝑦 𝑥⁄ 𝑠𝑒 12 ≤ 𝑥 ≤ 1 𝑒 𝑥2 ≤ 𝑦 ≤ 𝑥 0 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑚𝑎𝑖𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑠 (𝑥,𝑦) 𝑑𝑒 𝐑2 �.
Nessa função, o valor da constante 𝐾 para que 𝑓 satisfaça a condição (II)
acima deve ser igual a
(A) 2
2√𝑒−𝑒
(B) 2√𝑒−𝑒
2
(C) 8
3𝑒−4√𝑒
(D) 3𝑒−4√𝑒 8
Questão 9 - – Uma empreiteira foi contratada para a construção de um túnel. É
exigência do contratante que o túnel seja retilíneo, que sua parte superior, o
teto, tenha o formato de um cilindro parabólico de equação 𝑧 = 10 − 0,001𝑥2,
onde x e z são medidos em metros, que a pavimentação (a estrada) esteja no
plano xy, que tenha 100m de comprimento, seja de mão dupla, tenha 60m de
largura e que o canteiro central que separa a via de ida da volta, esteja sobre o
eixo y. O engenheiro responsável pelo projeto solicitou a outro membro de sua
equipe a determinação exata do volume deste túnel, para poder definir a
quantidade de equipamentos a serem instalados para fornecer ar novo para
dentro do túnel, necessário a diluição de poluentes. Qual volume, em m3, foi
encontrado?
(A) 40.000 (B) 52.800 (C) 58.200 (D) 133.333
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Questão 10 - Uma carga elétrica é distribuída sobre uma placa
𝑅 = �(𝑟, 𝜃)/ 0 ≤ 𝜃 ≤ 𝜋
4
; 1 ≤ 𝑟 ≤ 2�. A densidade da de carga é de
𝛿(𝑥,𝑦) = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛𝑔 �𝑦
𝑥
� (medida em Coulombs por metro quadrado). Qual é a
carga total da placa?
A) 1
64
𝜋2 C
B) 3
64
𝜋2 C
C) 5
64
𝜋2 C
D) 7
64
𝜋2 C
Questão 11 - A secção transversal de uma peça, utilizada no acabamento
interno de um veículo, compreende a região do plano, limitada pelo eixo y e
pelas circunferências, θsenr 4= e θcos4=r .
Considerando as medidas em cm , qual será á área da referida secção?
(A) 2
(B) 4
(C) 8
(D) 16
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Questão 12 -. Uma bala de uma determinada arma de guerra foi modelado por
um engenheiro e limitado pelo plano 𝑥𝑦 e pela superfície 𝑧 = 4 − 2𝑥2 − 2𝑦2.
Como a quantidade desta munição a ser produzida era muito elevada calculou-
se seu volume de cada bala. Podemos afirmar que tal volume é de?
.(A) 2𝜋
(B) 4𝜋
(C) 6𝜋
(D) 8𝜋
Questão 13 - O valor médio de uma função 𝑓 de duas variáveis, em uma
região 𝑅 contida em seu domínio, é dado por 1
𝐴(𝑅)�𝑓(𝑥,𝑦)
𝑅
𝑑𝐴
em que 𝐴(𝑅) é a área de 𝑅.
Uma lâmina circular, de raio 2 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠, está localizada no plano cartesiano 𝑥𝑦,
com centro na origem. Se a densidade de massa (medida em 𝑘𝑔/𝑚2) em cada
ponto (𝑥,𝑦) dessa lâmina é igual ao triplo da distância do ponto à origem, então
a sua densidade média é
(A) 3
(B) 4
(C) 6
(D) 16𝜋
Questão 14 - As coordenadas ),( yx do centro de massa de uma lâmina
ocupando uma região D e tendo função densidade ),( yxρ são
∫∫=
D
dAyxx
m
x ),(1 ρ ∫∫=
D
dAyxy
m
y ),(1 ρ
Onde ∫∫=
D
dAyxm ),(ρ
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Considere D, a região triangular de vértices, (1, 1), (3, 1) e (3, 3) e a lâmina que
ocupa esta região com função densidade constante, 3),( =yxρ .
Nestas condições, a coordenada, x , será:
(A) 8/3
(B) 7/6
(C) 4/3
(D) 7/3
Questão 15 - As coordenadas do centro de massa de uma lâmina com
densidade de massa 𝜌(𝑥, 𝑦) podem ser calculadas utilizando os primeiros
momentos, 𝑀𝑥 e 𝑀𝑦, e a massa 𝑚, calculada como 𝑚 = ∬ 𝜌(𝑥, 𝑦)𝑑𝐴𝑅 . Os
momentos são dados por
𝑀𝑥 = �𝑦𝜌(𝑥, 𝑦)𝑑𝐴
𝑅
e 𝑀𝑦 = �𝑥𝜌(𝑥, 𝑦)𝑑𝐴
𝑅
e as coordenadas, por�̅� = 𝑀𝑦 𝑚⁄ e 𝑦� = 𝑀𝑥 𝑚⁄ .
Se uma placa metálica fina está no primeiro quadrante do plano 𝑥𝑦, abaixo da
curva 𝑦 = sin 𝑥 e contida no intervalo 0 ≤ 𝑥 ≤ 𝜋, apresentando uma densidade
de massa constante e igual a 16, indique abaixo a relação correta entre a
abscissa �̅� e a ordenada 𝑦� do seu centro de massa.
(A) �̅� = 𝜋𝑦�
(B) 𝑦� = 𝜋�̅�
(C) 𝑦� = 4�̅�
(D) �̅� = 4𝑦�
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Questão 16 - Determine a massa de um sólido com densidade constante, isto
é, ρρ =),,( zyx e é limitado pelo cilindro parabólico 2yx = e pelos planos
,1 e 0 , === xzzx conforme figura abaixo:
(A) ρ
5
4
=m
(B) ρ
5
3
=m
(C) ρ
5
2
=m
(D) ρ
5
1
=m
Questão 17 - A integral tripla pode ser utilizada para determinar o volume de
alguns sólidos. O volume da região entre cilindro z = y2 e o plano xy que é
delimitada pelos planos x = 0, x = 1, y = - 1 e y = 1, é igual a
(A)
(B)
(C)
6
1
(D)
12
1
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Questão 18 - O tetraedro é um sólido geométrico composto por quatro faces
triangulares, três delas encontrando-se em cada vértice. Pedro precisa calcular
∫∫∫EzdV , onde E é o tetraedro sólido delimitado pelos quatros planos
0,0,0 === zyx e ,1=++ zyx conforme abaixo (Figura 1). Ao lado foi dada a
projeção do tetraedro no plano xy (Figura 2). O resultado obtido por Pedro foi?
Figura 1 Figura 2
(A)
24
1
(B)
24
1
−
(C)
12
1
(D)
12
1
−
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Questão 19 - Foi dado o seguinte sólido:
A integral que calcula o volume de tal sólido é:
(A) ∫ ∫ ∫
− −−1
0
1
0
1
0
y yx
dzdxdy
(B) ∫ ∫ ∫
− −−1
0
1
0
1
0
x yx
dzdxdy
(C) ∫ ∫ ∫
−−1
0
1
0
1
0
yx
dzdxdy
(D) ∫ ∫ ∫
−
−−
1
0
1
0
1
1
x
yx
dzdydx
Questão 20 - Para desenvolver um certo protótipo é necessário fazer o
seguinte cálculo .1
1 1 1
2 3
dxdydz
xyz
e e e
∫ ∫ ∫ Qual será o valor obtido?
(A) 6e
(B) 16 −e
(C) 12
(D) 6
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Questão 21 - Pode-se afirmar que o volume do sólido que está dentro tanto do
cilindro 𝑥2 + 𝑦2 = 1 como da esfera 𝑥2 + 𝑦2 + 𝑧2 = 4 é igual a
(A) 4
3
𝜋(8 − 33 2� )
(B) 2
3
𝜋(8 − 33 2� )
(C) 5
3
𝜋(8 − 33 2� )
(D) 𝜋(8 − 33 2� )
Questão 22 - Um sólido tem a forma da região delimitada pelo paraboloide
𝑧 = 1 − 𝑥2 − 𝑦2 e o plano 𝑥𝑦. A densidade em 𝑃(𝑥, 𝑦, 𝑧) é proporcional à
distância de 𝑃 até a origem. Em coordenadas cilíndricas podemos encontrar a
massa por meio da integral
(A) M= ∫ ∫ ∫ 𝑘(𝑟2 + 𝑧2)121−𝑟20102𝜋0 r dz dr d𝜃
(B) M=∫ ∫ ∫ 𝑘(𝑟2 + 𝑧2)121−𝑟2010𝜋20 r dz dr d𝜃
(C) M=∫ ∫ ∫ 𝑘(𝑟2 + 𝑧2)121−𝑟2010𝜋0 r dz dr d𝜃
(D) M=∫ ∫ ∫ 𝑘(𝑟2)121−𝑟2𝑟102𝜋0 r dz dr d𝜃
Questão 23 - Um reservatório para armazenamento de água é constituído por
um corpo cilíndrico e um tampo curvo.
O reservatório ocupa a região do espaço limitada pelo plano xy, pelo
parabolóide de equação, 228 yxz −−= , e pelo cilindro de equação, 422 =+ yx .
Nestas condições, o volume do reservatório será.
(A) 340π
(B) π24
(C) 380π
(D) π36
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Questão 24 - Para resolver um determinado problema é necessário fazer o
seguinte cálculo: Vdyx
E∫∫∫ + .)(
22 , onde E é a região sólida e a sua projeção
sobre o plano xy é o disco ,422 ≤+ yx conforme figura abaixo. Qual será o
valor obtido?
(A) π
3
8
(B) π
5
16
(C) π
3
16
(D) π
5
8
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Questão 25 - Todas as aplicações de integrais duplas que foram estudadas no
Cálculo de Várias Variáveis podem ser estendidas para as integrais triplas. Na
Física, por exemplo: se a função densidade de um objeto sólido que ocupa a
região E é ),,( zyxρ em unidades de massa por unidade de volume, em
qualquer ponto (x, y, z) então sua massa é dVzyxm
E
∫∫∫= ),,(ρ . Com base
nessas informações, a integral tripla que representa a massa de um sólido com
densidade 1, delimitado inferiormente pelo disco R: x2 + y2 ≤ 4 no plano z = 0 e
superiormente pelo paraboloide z = 4 – x2 – y2 será
(A) ∫ ∫ ∫ 𝑟 𝑑𝑟 𝑑𝑧 𝑑𝜃4−𝑟20202𝜋0
(B) ∫ ∫ ∫ 𝑟 𝑑𝑧 𝑑𝑟 𝑑𝜃40202𝜋0
(C) ∫ ∫ ∫ 𝑟 𝑑𝑧 𝑑𝑟 𝑑𝜃4−𝑟20202𝜋0
(D) ∫ ∫ ∫ 𝑑𝑧 𝑑𝑟 𝑑𝜃4−𝑟20202𝜋0
Questão 26 - Um determinado tijolo retangular possui dimensões a, b, c,
massa M e densidade constante. O centro deste sólido está localizado na
origem e suas arestas paralelas aos eixos coordenados. Nessas condições
qual integral representa o momento de inércia em relação ao eixo x?
(A) Ix= ∫ ∫ ∫ 𝑘(𝑦2 + 𝑧2)𝑑𝑥 𝑑𝑦 𝑑𝑧𝑎0𝑏0𝑐0
(B) Ix=∫ ∫ ∫ 𝑘(𝑦2 + 𝑧2)𝑑𝑧 𝑑𝑦 𝑑𝑥𝑎20𝑏20𝑐20
(C) Ix=∫ ∫ ∫ 𝑘(𝑦2 + 𝑧2)𝑎2−𝑎
2
𝑏
2
−
𝑏
2
𝑐
2
−
𝑐
2
dx dy dz
(D) Ix=∫ ∫ ∫ 𝑘(𝑦2 + 𝑧2)𝑐2−𝑐
2
𝑏
2
0
𝑎
2
0
dz dy dx
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Questão 27. A altitude de um certo relevo no ponto (𝑥, 𝑦) é dada pela função
ℎ(𝑥, 𝑦). Sabendo-se que ℎ(0,0) = 0 e que ∇ℎ(𝑥, 𝑦) = (2𝑥𝑐𝑜𝑠(𝑦),−𝑥2𝑠𝑒𝑛(𝑦))
podemos afirmar que
A) ℎ(3,0) = (6,0).
B) ℎ(3,0) = 6.
C) ℎ(3,0) = 9.
D) ℎ(3,0) = (0,−9).
Questão 28 - Partículas movem-se no espaço de modo que o vetor velocidade
de cada partícula, num certo instante, depende apenas da posição (𝑥,𝑦, 𝑧) em
que ela se encontra. O vetor velocidade na posição (𝑥, 𝑦, 𝑧) é 𝑉(𝑥,𝑦, 𝑧) =(𝑒𝑥(𝑦2 − 𝑧), 𝑒−𝑥(𝑧 − 𝑦4),𝑥 − 𝑦). Podemos então afirmar que só permanecem
paradas as partículas que estiverem nas posições
A) (1,1,1) e (−1,−1,1).
B) (0,0,0), (1,1,1) e (−1,−1,−1).
C) (0,0,0) e (1,1,1).
D) (0,0,0), (1,1,1) e (−1,−1,1).
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FORMAÇÃO ESPECÍFICA – QUESTÕES DISSERTATIVAS
Questão 1 - Uma empresa vende dois produtos (A e B) em que a quantidade
vendida de cada um em função do preço de comercialização é dada por:
𝑥 = 500 − 3𝑎, em que 𝑥 é a quantidade de produtos A vendida e 𝑎 é o
preço cobrado por unidade de A.
𝑦 = 750 − 2,4𝑏, em que 𝑦 é a quantidade de produtos B vendida e 𝑏 é o
preço cobrado por unidade de B.
Sabendo que a receita total da empresa, em reais, é dada por:
𝑅 = 𝑥.𝑎 + 𝑦.𝑏
Determine o valor médio da receita para quando o preço de A variar entre 5 e
10 reais e o preço de B variar entre 0 e 2 reais.
Questão 2- Um engenheiro projetou uma peça para uma determinada
estrutura. O sólido tridimensional representado na figura abaixo foi delimitado
sob a superfície 𝑧 = 𝑒−𝑥𝑒−𝑦 e acima do triângulo cujos vértices estão em (0, 0),
(1,0) e (0,1). Utilize integral tripla para determinar o volume deste sólido.
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17Questão 3 – Uma carga elétrica é distribuída sobre um disco 𝒙𝟐 + 𝒚𝟐 ≤ 𝟒 de
modo que a densidade de carga em um ponto (𝒙,𝒚) seja dada por 𝝈(𝒙,𝒚) =
𝒙 + 𝒚 + 𝒙𝟐 + 𝒚𝟐 (medida em coulombs por metro quadrado). Qual a carga total
no disco?
Questão 4 - Uma lâmina fina tem sua forma determinada pela região
delimitada por 𝑦 = 𝑥/2 ,𝑦 = 3 − 𝑥, 𝑥 = 0 𝑒 𝑥 = 2. Se a densidade da placa dada
por 𝛿(𝑥,𝑦) = 𝑥 + 𝑦. Encontre seu centro de massa em relação aos eixos
coordenados.
Questão 5 - Determine o volume do sólido delimitado inferiormente por z = 3 − y
2
, superiormente por z = 6 e lateralmente pelo cilindro vertical que
contorna a região R delimitada por y = x2 e y = 4.
Questão 6 - Determine a massa do sólido, com densidade 𝛿 = 1, delimitado
pelo cilindro x2 + y2 = 4, delimitado superiormente pela paraboloide z = x2 + y2 e
delimitado inferiormente pelo plano xy.
Questão 7 - Uma fábrica de produtos químicos possui um tanque usado
durante o processo de misturas de substâncias. Este tanque possui uma tampa
metálica com densidade de massa igual a 1 kg/m2 e tem o formato de uma
calota. Adotando um sistema de coordenadas retangulares, a tampa deste
tanque pode ser descrita pela superfície delimitada por 1222 =++ zyx e z = 0.
Use uma integral tripla para encontrar a massa da tampa.
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Questão 8 - Um dispositivo mecânico possui um sistema pendular. A esfera do
pêndulo é metálica e tem densidade de massa igual a1kg/m2. Este sistema tem
a função de fazer um contra peso quando o dispositivo estiver em
funcionamento.
Determine o momento de inércia da esfera do pêndulo, em relação ao seu
diâmetro vertical, supondo que a esfera tem representação cartesiana
1222 =++ zyx .
Questão 9 - Um tanque de armazenagem está completamente cheio de grãos.
A densidade de massa deste tanque cheio é constante igual 4kg/m2. Adotando
um sistema de coordenadas retangulares, o tanque assemelha-se à superfície
acima de 22 yxz += e abaixo de 4=z .
Ache o centro de massa deste tanque.
Questão 10 - Determine os momentos de inércia para um cubo com densidade
constante k e lados de comprimento L se um vértice está localizado na origem
e três arestas estão nos eixos coordenados.
Questão 11. Partículas movem-se no plano sob a ação do campo de
velocidades 𝑉(𝑥,𝑦) = (2,3𝑥2). A trajetória �𝑥(𝑡),𝑦(𝑡)� da partícula que no
instante 𝑡 = 0 passa no ponto (0,1), em que ponto estará no instante 𝑡 = 2?
Questão 12 - Calcular o trabalho realizado pela força constante
𝑓 = 𝚤 − 𝚥
para deslocar uma partícula ao longo da reta 𝑥 + 𝑦 = 2 de 𝐴(0,2) até 𝐵(2,0).
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Questão 13 - Calcular o trabalho realizado pela força constante
𝑓 = (𝑦, 𝑧,𝑥)
para deslocar uma partícula ao longo da hélice 𝑟 = (𝑐𝑜𝑠𝑡, 𝑠𝑒𝑛𝑡, 2𝑡) de 𝑡 = 0 a
𝑡 = 𝜋.
Questão 14 - Um arame com o formato de um semicírculo 𝑥2 + 𝑦2 = 1, 𝑦 ≥ 0
é mais grosso perto da base do que perto do topo. Encontre as coordenadas
do centro de massa deste arame, considerando a densidade linear em
qualquer ponto 𝜌(𝑥, 𝑦) = 4(1 − 𝑦).
Gabarito das questões objetivas
1 – C 2 – C 3 – A 4 – A
5 – B 6 – D 7 – B 8 – C
9 – C 10 – B 11 – B 12 – B
13- B 14 – D 15 – D 16 – A
17 – A 18 – A 19 – A 20 – D
21 – A 22 – A 23 – B 24 – B
25 – C 26 – C 27 – C 28 - D
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Respostas das questões dissertativas
1. R$ 4321,80.
2. 𝑉 = −2𝑒−1 + 1 𝑢.𝑣
3. 8𝜋 Coulombs
4. (3/4 , 3/2) .
5. 224
5
6 - 8𝜋
7.
3
2π
=m unidades de massa
8.
15
8π
=zI
9. Centro de massa �0, 0, 8
3
�
10. I𝑥 = I𝑦 = I𝑧 = 2𝐾𝐿53
11. No ponto (4,33).
12. 𝑇 = 4
13. 𝑇 = −𝜋
2
− 4
14. �0, 4−𝜋
2(𝜋−2)�