Cálculo: Uma partícula se move ao longo de um caminho circular de tal maneira que suas coordenadas x e y no instante t são x = 2 cos t, y = 2 sen t. Sendo assim, determine a velocidade escalar instantânea da partícula no instante t, assinalando a alternativa que contém a resposta correta.

Questão

Uma partícula se move ao longo de um caminho circular de tal maneira que suas coordenadas x e y no instante t são x = 2 cos t, y = 2 sen t. Sendo assim, determine a velocidade escalar instantânea da partícula no instante t, assinalando a alternativa que contém a resposta correta.

Alternativas

A) ||v(t)|| = 1.

B) ||v(t)|| = 2.

98%

C) ||v(t)|| = 0.

D) ||v(t)|| = − 2.

Explicação

Temos a parametrização da posição da partícula no plano:

r(t)=(x(t),y(t))=(2cost,2sint)\mathbf{r}(t)=(x(t),y(t))=(2\cos t,\,2\sin t).

A velocidade vetorial é a derivada:

v(t)=r(t)=(x(t),y(t))=(2sint,2cost)\mathbf{v}(t)=\mathbf{r}'(t)=(x'(t),y'(t))=(-2\sin t,\,2\cos t).

A velocidade escalar instantânea (módulo da velocidade) é:

v(t)=(2sint)2+(2cost)2=4sin2t+4cos2t=4(sin2t+cos2t)=4=2.\|\mathbf{v}(t)\|=\sqrt{(-2\sin t)^2+(2\cos t)^2} =\sqrt{4\sin^2 t+4\cos^2 t} =\sqrt{4(\sin^2 t+\cos^2 t)} =\sqrt{4}=2.

Portanto, a velocidade escalar instantânea é constante e vale 2 para qualquer tt.

Alternativa correta: (B).

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