O documento descreve a Trombeta de Gabriel, uma figura geométrica com área de superfície infinita mas volume finito. Explica como calcular o volume e área desta figura usando integral imprópria e derivada, respectivamente. Finalmente, afirma que é impossível uma figura com volume infinito mas área finita.
1. 06/06/2016 Caderno de Cálculo: A Trombeta de Gabriel
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domingo, 2 de junho de 2013
A Trombeta de Gabriel
Você já imaginou algo com uma área de superfície infinita envolvendo um volume finito?
Pois é, a figura acima é chamada de Trombeta de Gabriel, ou Trombeta de Torricelli, e
possui essa característica. Ela é a superfície de revolução da função , em
torno do eixo x com . A explicação para esse aparente paradoxo vem do
cálculo de área e volume de superfícies de revolução.
Calculando o Volume
Você deve saber que o volume de um cilindro é dado pela fórmula
,
onde representa a área da sessão transversal e l, o seu comprimento. Observe
que para um "cilindro" cujo raio seja uma função de x, o volume de uma sessão
transversal de comprimento infinitesimal pode ser escrita como
.
Assim, se quisermos obter o volume desta superfície num intervalo , basta
aplicarmos a integral definida
;
logo
.
Como nesse caso , teremos então, no intervalo definido, o volume da
Trombeta dado pela integral imprópria:
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Postado por Jonathas Groetares às 19:24
Marcadores: Derivada, Integral, Limite, Temas interessantes
Calculando a Área
Pode ser mostrado que a área de uma superfície de revolução é dada pela fórmula
.
Aplicando a função de interesse temos:
.
Resolvendo a integral teremos:
Sendo assim, se considerarmos que o volume seja dado em litros, vemos que a
Trombeta de Gabriel poderia comportar pouco mais de 3 litros de tinta. No entanto, se
alguém quisesse pintála, nem toda tinta do Universo seria suficiente.
O oposto é impossível
Pode ser provado que é impossível existir uma superfície de área finita e volume infinito.
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