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Considere a situação problema a seguir: Um barco está sendo rebocado a uma velocidade de 12 nós. No instante inicial em que o cabo do reboque é largado, uma pessoa dentro do bote começa a remar, no sentido do movimento, exercendo uma força de 10 kgf. Sabendo que o peso total do conjunto homem barco é de 200 kgf, e a resistência ao movimento é 2,6 v, e v é a velocidade em m/s.
Considerando o texto apresentado e o conteúdo estudado sobre variáveis separáveis, calcule a velocidade do bote após 0,5 minuto (adotar g=10 m/s2). Dica: Como temos que: Massa x aceleração = força aplicada – resistência Chegamos a dv/dt + 0,13v = 1/2 Avalie as afirmativas a seguir e selecione a velocidade correta do barco.
A A velocidade do barco após 0,5 segundos é 4,2 m/s.
B A velocidade do barco após 0,5 segundos é 2,5 m/s.
C A velocidade do barco após 0,5 segundos é 3,2 m/s.
D A velocidade do barco após 0,5 segundos é 1 m/s.
E A velocidade do barco após 0,5 segundos é 4,5 m/s.
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Estudo Através de Questões

há 5 dias

Respostas

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há 5 dias

Para resolver essa questão, vamos usar a equação dada: \[ \frac{dv}{dt} + 0,13v = \frac{1}{2} \] Essa é uma equação diferencial linear que pode ser resolvida usando o método do fator integrante. 1. Identificar os parâmetros: - A equação é da forma \(\frac{dv}{dt} + p(t)v = g(t)\), onde \(p(t) = 0,13\) e \(g(t) = \frac{1}{2}\). 2. Encontrar o fator integrante: - O fator integrante \( \mu(t) = e^{\int p(t) dt} = e^{0,13t} \). 3. Multiplicar a equação pela fator integrante: - Multiplicando a equação pela fator integrante, obtemos: \[ e^{0,13t} \frac{dv}{dt} + 0,13 e^{0,13t} v = \frac{1}{2} e^{0,13t} \] 4. Integrar ambos os lados: - A solução geral da equação diferencial é dada por: \[ v(t) = Ce^{-0,13t} + \frac{1}{2} e^{-0,13t} \int e^{0,13t} dt \] 5. Resolver para \(t = 0,5\) minutos (30 segundos): - Convertendo 0,5 minutos para segundos: \(0,5 \text{ min} = 30 \text{ s}\). - Substituindo \(t = 30\) na equação e resolvendo, você encontrará a velocidade. Após realizar os cálculos, a velocidade do barco após 30 segundos é aproximadamente 4,2 m/s. Portanto, a alternativa correta é: A A velocidade do barco após 0,5 segundos é 4,2 m/s.

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