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12. (Uerj 2015) Um recipiente com a forma de um cone circular reto de eixo vertical recebe água na razão constante de 1 cm3/s. A altura do cone med...

12. (Uerj 2015) Um recipiente com a forma de um cone circular reto de eixo vertical recebe água na razão constante de 1 cm3/s. A altura do cone mede 24cm, e o raio de sua base mede 3cm. Conforme ilustra a imagem, a altura h do nível da água no recipiente varia em função do tempo ???? em que a torneira fica aberta. A medida de ℎ corresponde à distância entre o vértice do cone e a superfície livre do líquido. Admitindo ???? ≅ 3, a equação que relaciona a altura ℎ, em centímetros, e o tempo ????, em segundos, é representada por:

a) ℎ = 4√????3
b) ℎ = 2√????3
c) ℎ = 2√????
d) ℎ = 4√????

Essa pergunta também está no material:

10 21 - (Lista de Exercícios Troncos)
4 pág.

Enem Colegio AnchietaColegio Anchieta

💡 1 Resposta

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Para resolver esse problema, precisamos utilizar a fórmula do volume do cone, que é V = (1/3)πr²h. Sabemos que a razão de variação do volume em relação ao tempo é constante e igual a 1 cm³/s. Portanto, temos que: dV/dt = 1 Substituindo a fórmula do volume do cone, temos: d/dt [(1/3)πr²h] = 1 (1/3)π(3²)(dh/dt) = 1 9π(dh/dt) = 3 dh/dt = 1/3π Agora, podemos integrar a equação acima em relação ao tempo para obter a equação que relaciona a altura ℎ e o tempo ????, em segundos: ∫dh = ∫(1/3π)dt h = (1/3π)t + C Para encontrar o valor de C, podemos utilizar as condições iniciais do problema, que são h = 0 quando t = 0. Portanto, temos: 0 = (1/3π)0 + C C = 0 Substituindo o valor de C na equação acima, temos: h = (1/3π)t Substituindo o valor aproximado de π = 3, temos: h = t/3 Portanto, a alternativa correta é a letra E).

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