03. Um ponto material move-se sobre uma curva de modo que a equação horária do espaço é s = t4 – 2t3 + 3t2 + 6 com s em metro e t em segundos.
a) Calcule a velocidade escalar média entre os instantes t1 = 3s e t2 = 5s
b) Determine a equação horária da velocidade escalar instantânea
c) Calcule a aceleração escalar média entre os instantes t1 = 1s e t2 = 5s
d) Determine a equação horária da aceleração escalar instantânea
Para determinação dessa questão, utilizaremos nossos conhecimentos sobre derivadas.
a) Para determinação da velocidade média, é necessário realizar a seguinte relação:
\(v_m = {\Delta S \over \Delta t}\)
Pela função da posição fornecida, as posições do ponto nos instantes 3s e 5s será:
\(s_3 = 3^4-2.3^3+3.3²+6 = 60 \,\,m\\ s_5 = 5^4-2.5^3+3.5²+6 = 456 \,\,m\)
A velocidade média será:
\(v_m = {456-60 \over 5-3}=198\,\,m/s\)
b) Para determinar a equação da velocidade instantânea basta derivar a equação da posição fornecida:
\(v={ds\over dt} = 4t^3-6t²+6t\)
c) A aceleração média será definida da mesma forma que a velocidade, porém, utiliza-se a equação da velocidade instantânea:
\(a_m = {\Delta v \over \Delta t}\)
\(v_1 = 4.1^3-6.1^2+6.1 = 4\,\,m/s\\ v_5 = 4.5^3-6.5^2+6.5 = 380\,\,m/s\)
A aceleração média então será:
\(a_m = {380-4 \over 5-1}=94\,\,m/s²\)
d) Para determinar a equação da aceleração instantânea basta derivar a equação da velocidade:
\(a={dv\over dt} = 12t^2-12t+6\)
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