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Leia o excerto a seguir: “O trabalho mecânico é uma grandeza vetorial que permite calcular a variação de energia sofrida por um corpo ou a quantidade de energia que um corpo possui. Ele pode ser calculado pelo produto entre a força e o deslocamento.” Fonte: TEIXEIRA, M. M. “O que é trabalho mecânico?”; Brasil Escola. Disponível em: . Acesso em: 1 set. 2019.
De acordo com essas informações e o conteúdo estudado sobre o teorema de Green, calcule o trabalho realizado sobre uma partícula que está sob ação do campo de força F(x,y) = (−3y, 3x) e se movimenta ao longo de uma elipse equivalente a 4x2 + 25 y 2 = 100, no sentido anti-horário. Considerando esses dados, pode-se afirmar que o trabalho equivale a:
A 60.
B 120 π.
C 30 π.
D 60 π.
E 30.
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Desafios Para o Conhecimento

há 2 meses

Respostas

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há 2 meses

Para resolver a questão sobre o trabalho realizado sobre uma partícula sob a ação do campo de força \( F(x,y) = (-3y, 3x) \) ao longo da elipse \( 4x^2 + 25y^2 = 100 \), podemos usar o teorema de Green. O teorema de Green relaciona o trabalho realizado por um campo de força ao longo de uma curva fechada com a integral dupla da divergência do campo sobre a região delimitada pela curva. Primeiro, vamos calcular a divergência do campo de força \( F \): \[ F(x,y) = (-3y, 3x) \] A divergência é dada por: \[ \text{div} F = \frac{\partial (-3y)}{\partial x} + \frac{\partial (3x)}{\partial y} = 0 + 3 = 3 \] Agora, precisamos calcular a área da região delimitada pela elipse \( 4x^2 + 25y^2 = 100 \). Para isso, podemos reescrever a equação da elipse na forma padrão: \[ \frac{x^2}{25} + \frac{y^2}{4} = 1 \] A área \( A \) de uma elipse é dada por \( A = \pi a b \), onde \( a \) e \( b \) são os semi-eixos. Aqui, \( a = 5 \) e \( b = 2 \). Portanto, a área da elipse é: \[ A = \pi \cdot 5 \cdot 2 = 10\pi \] Agora, aplicando o teorema de Green, o trabalho \( W \) realizado é: \[ W = \iint_R \text{div} F \, dA = \iint_R 3 \, dA = 3 \cdot A = 3 \cdot 10\pi = 30\pi \] Assim, o trabalho realizado sobre a partícula é \( 30\pi \). Portanto, a alternativa correta é: C 30 π.

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a) e2.
b) e.
c) 3e.
d) 2e.
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