Uma escada de 6m de comprimento está apoiada em uma parede vertical. Se a base da escada começa a deslizar, afastando-se da parede, à razão constante de 0,5m/s, determine a taxa variação do ângulo entre a base da escada e o chão, quando esse ângulo for igual a 30º:
O comprimento \(y\) é dado por: \(y=\sqrt {{6^2} - {x^2}}\)
A função que relaciona o ângulo da base da escada e o comprimento \(x\) é:
\[\alpha = ar\cos \left( {{x \over 6}} \right)\]
onde \(x=0,5\cdot t\) com \(t\) em segundos, logo
\[\alpha = ar\cos \left( {{{0,5 \cdot t} \over 6}} \right) = ar\cos \left( {{t \over {12}}} \right)\]
Quando o ângulo equivale a \(30º\), \(t\) vale:
\[\eqalign{ \cos (30º) &= 0,87\cr\Rightarrow t &= 12 \cdot 0,87 = 10,44 \ \ s }\]
Desse modo, a taxa de variação do ângulo em questão no instante \(t=10,44 \ \ s\) é dada por:
\[{d{\alpha }\over{dt}} = - {1 \over {\sqrt {144 - {t^2}} }} \cong -0,17\]
Portanto, a taxa quando o ângulo por \(30º\) é de \(\boxed{-0,17º/s}\).
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