Um reservatório tem a forma de um cone com vértice para baixo e 2m de altura. O raio da cobertura é 1m. Enche-se o reservatório a razão 3m/s. Quão rapidamente se eleva o nível da água no instante em que sua profundidade é de 1,5m ? ( O volume de um cone de altura h e raio da base r é V = (πr²h)/3 )
Fonte: Lista de Cálculo A de meu professor
Crie uma conta e ajude outras pessoas compartilhando seu conhecimento!
Vamos montar em uma figura a situação do problema:
Pela imagem temos:
\(R=\) raio do cone maior
\(H=\)altura do cone maior
\(r=\) raio do cone menor ( o cone que o liquido forma)
\(h=\) altura do cone menor
Da semelhança entre o cone formado por água e o reservatório, temos:
\(\frac{H}{R} = \frac{h}{r} \\ \frac{2}1 =\frac{ h}{r} \\ \frac{h}r=2\\ r = \frac{h}2 \)
Substituindo essa última equação na fórmula de volume do cone, temos:
\(V(h) = (\frac{1}3).π.r².h \\ V(h) = (\frac{1}3).π.(\frac{h}2)².h\\ V(h) =(\frac{1}3).π.(\frac{h^2}4).h\\ V(h) =π.\frac{h^3}{12}\\\)
Derivando \(V(h )\)em relação ao tempo, temos:
\(\frac{dv}{dt} = (\frac{3π}{12})h^2.\frac{dh}{dt}\)
Mas, do enunciado, temos que \(\frac{dv}{dt}=3m/s\) e \(h=1,5m\) Substituindo os dados acima:
\(\frac{dv}{dt} = (\frac{3π}{12})h^2.\frac{dh}{dt}\\ 3= (\frac{3π}{12})(1,5)^2.\frac{dh}{dt}\\ \frac{3.12}{3\pi.1,5^2}=\frac{dh}{dt}\\ \frac{dh}{dt}=0,14m/s\)
Portanto, \(\boxed{\frac{dh}{dt}=0,14m/s}\)
Para escrever sua resposta aqui, entre ou crie uma conta
Compartilhar