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Cálculo

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Questão 1/10 - Cálculo Diferencial e Integral a Várias Variáveis Ler em voz alta Suponha que você está projetando um reservatório de água com formato parabólico. O reservatório é modelado pela superfície z=f(x,y), onde: f ( x , y ) = 4 − x 2 − y 2 e a base do reservatório no plano xy é um círculo de raio 2 metros, centrado na origem. A função f(x,y) representa a altura do reservatório em cada ponto (x,y) da base. Para determinar a capacidade total do reservatório, é necessário calcular o volume abaixo da superfície z=f(x,y) e acima da região circular R no plano xy. O volume V é dado pela integral dupla: V = ∬ R f ( x , y ) d A Sugestão: utilizar coordenadas polares: r 2 = x 2 + y 2 x = r ⋅ c o s ( θ ) y = r ⋅ s i n ( θ ) d A = r ⋅ d r ⋅ d θ R = { ( r , θ ) | a ≤ r ≤ b , α ≤ θ ≤ β } ∬ R f ( x , y ) d A = ∫ β α ∫ b a f ( r c o s ( θ ) , r s i n ( θ ) ⋅ r ⋅ d r ⋅ d θ
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Elio Sandro Lima

há 2 meses

Respostas

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há 2 meses

A questão que você apresentou é sobre o cálculo do volume de um reservatório com formato parabólico, utilizando coordenadas polares. Para resolver essa integral dupla, precisamos primeiro entender a função e a região de integração. A função dada é \( f(x, y) = 4 - x^2 - y^2 \), e a base do reservatório é um círculo de raio 2, centrado na origem. Em coordenadas polares, temos: - \( x = r \cos(\theta) \) - \( y = r \sin(\theta) \) - \( dA = r \, dr \, d\theta \) A região \( R \) em coordenadas polares será definida por \( 0 \leq r \leq 2 \) e \( 0 \leq \theta < 2\pi \). Substituindo \( x \) e \( y \) na função \( f(x, y) \): \[ f(r, \theta) = 4 - (r \cos(\theta))^2 - (r \sin(\theta))^2 = 4 - r^2 \] Agora, a integral dupla para o volume \( V \) se torna: \[ V = \int_0^{2\pi} \int_0^2 (4 - r^2) \cdot r \, dr \, d\theta \] Agora, você pode calcular essa integral para encontrar o volume total do reservatório. Se precisar de mais ajuda com os cálculos, é só avisar!

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