Uma partícula inicialmente no ponto (-2,0) se move ao longo do eixo x até o ponto (2,0) e então ao longo da semi circunferência y=√(4-x²) até o ponto inicial. Calcule o trabalho realizado nessa partícula pelo campo de força F(x,y)=(x,x³+3xy²).
w= ∫F*dr, onde o vetor r = <x,y,z>, mas y= √(4-x^2), ou seja, dy = -x/√(4-x^2)dx.
e ainda temos que, dr = <dx, dy, dz> para nossocaso z=0.
w = ∫<x,x³+3xy²>*<dx, dy> = ∫xdx + ∫x³+3xy²dy mas, -2≤x≤2, intervalo no qual x varia, então a primeira integal se anula e ficamos com,
w = ∫x³+3xy²dy = ∫{x³+3x*(4-x^2)}dy = ∫{x^3 +12x -3x^3}dy= ∫12x -2x^3dy
∫(12x -2x^3)*(-x/√(4-x^2))dx = -12∫[x^2/√(4-x^2)] dx +2∫[x^4/√(4-x^2)] dx.
note que esse é o caso √(a-u^2) e usamos, u=a*senθ,ou seja, x= 2*senθ.
Infelizmente é muito ruim de colocar todos os passos aqui. Se quiser posso te mandar depois a foto.
mas, w= -12π
Livros de Cálculo 1 e Cálculo 2 do James Stewart digital e colorido:
https://www.passeidireto.com/arquivo/18434957/calculo---volume-1---james-stewart---7-edicao--livro-digital
https://www.passeidireto.com/arquivo/18446432/calculo---volume-2---james-stewart---7-edicao-livro-digital
Para encontrar o trabalho realizado devemos realizar os cálculos abaixo
:\(w= ∫Fdr \\ dy = -x/√(4-x^2)dx. \\ w = ∫<x,x³+3xy²>*<dx, dy> \\ w= ∫xdx + ∫x³+3xy²dy mas, -2≤x≤2 \\ w = ∫x³+3xy²dy = ∫{x³+3x*(4-x^2)}dy \\ w= ∫{x^3 +12x -3x^3}dy \\ w= ∫12x -2x^3dy \\ w= -12∫[x^2/√(4-x^2)] dx +2∫[x^4/√(4-x^2)] dx. \\ w= -12π\)
Portanto, o trabalho realizado será:
\(\boxed{w = - 12\pi }\)
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