Ed
ano passado
Para determinar a abscissa do centro de massa de um sólido, precisamos usar a fórmula: \[ \bar{x} = \frac{1}{M} \int_V x \cdot \delta(x,y,z) \, dV \] onde \( M \) é a massa total do sólido, dada por: \[ M = \int_V \delta(x,y,z) \, dV \] Neste caso, a densidade volumétrica é \( \delta(x,y,z) = 6(x^2 + y^2 + z^2) \). 1. Cálculo da massa total \( M \): \[ M = \int_0^1 \int_0^1 \int_0^1 6(x^2 + y^2 + z^2) \, dz \, dy \, dx \] Calculando a integral: \[ M = 6 \int_0^1 \int_0^1 \int_0^1 (x^2 + y^2 + z^2) \, dz \, dy \, dx \] Separando as integrais: \[ M = 6 \left( \int_0^1 x^2 \, dx \int_0^1 \int_0^1 dz \, dy + \int_0^1 y^2 \, dy \int_0^1 \int_0^1 dz \, dx + \int_0^1 z^2 \, dz \int_0^1 \int_0^1 dy \, dx \right) \] Cada uma dessas integrais resulta em \( \frac{1}{3} \) para \( x^2 \), \( y^2 \) e \( z^2 \), e a integral de \( dz \) e \( dy \) ou \( dx \) resulta em 1. Portanto: \[ M = 6 \left( \frac{1}{3} \cdot 1 + \frac{1}{3} \cdot 1 + \frac{1}{3} \cdot 1 \right) = 6 \cdot 1 = 6 \] 2. Cálculo da abscissa do centro de massa \( \bar{x} \): \[ \bar{x} = \frac{1}{M} \int_0^1 \int_0^1 \int_0^1 x \cdot 6(x^2 + y^2 + z^2) \, dz \, dy \, dx \] Seguindo o mesmo raciocínio, temos: \[ \bar{x} = \frac{1}{6} \cdot 6 \left( \int_0^1 x^3 \, dx \cdot 1 + \int_0^1 x \, dx \cdot \int_0^1 y^2 \, dy + \int_0^1 x \, dx \cdot \int_0^1 z^2 \, dz \right) \] Calculando as integrais: \[ \int_0^1 x^3 \, dx = \frac{1}{4}, \quad \int_0^1 y^2 \, dy = \frac{1}{3}, \quad \int_0^1 z^2 \, dz = \frac{1}{3} \] Assim, temos: \[ \bar{x} = \frac{1}{6} \cdot 6 \left( \frac{1}{4} + \frac{1}{3} \cdot \frac{1}{2} + \frac{1}{3} \cdot \frac{1}{2} \right) \] Calculando: \[ \bar{x} = \frac{1}{4} + \frac{1}{6} = \frac{3}{12} + \frac{2}{12} = \frac{5}{12} \] Por fim, a abscissa do centro de massa é: A opção correta é A 5/24.
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