Question
Questão 04: A aceleração de uma motocicleta é dada pela expressão A(t)=at-bt^2 onde a=1,5 m/s e b=0,12m/s A motocicleta está em repouso na origem no instante t=0 (a) Calcule sua velocidade e posição em função do tempo (b) Calcule a velocidade maxima que ela pode atingir
Solution
4.6
(287 Votos)
Alexandre
Mestre · Tutor por 5 anos
Resposta
Vamos resolver a questão passo a passo:### Parte (a): Velocidade e posição em função do tempoA aceleração é dada por:
Para encontrar a velocidade \( V(t) \), integramos a aceleração em relação ao tempo
:
ando termo por termo:
Onde
é a constante de integração. Sabemos que a motocicleta está em repouso na origem no instante
, então \( V(0) = 0 \). Substituindo
na de velocidade:
Portanto, a equação de velocidade é:
Para encontrar a posição \( S(t) \), integramos a velocidade em relação ao tempo \( t \ S(t) = \int V(t) \, dt = \int \left( \frac{a t^2}{2} - \frac{b t^3}{3} \right) \, dt \]Integrando termo por termo:
Onde
é a constante de integração. Sabemos que a motocicleta está na origem no instante
, então \( S(0) = 0 \). Substituindo
na equação de posição:
Portanto, a equação de posição é:
### Parte (b): Velocidade máximaPara encontrar a velocidade máxima, precisamos encontrar o valor máximo da função de velocidade \( V(t) \). A velocidade máxima ocorre quando a derivada de \( V(t) \) em relação a
é igual a zero.Derivando \( V(t) \) em relação a
:
Igualando a derivada a zero para encontrar o valor de
que maximiza a velocidade:
Isso implica que
ou
. Como
não nos dá uma velocidade não-nula, resolvemos para
:
Substituindo os valores de
e
:
\[ t = 12,5 \,