7.2
Uma linha de alta tensão suspensa entre duas torres de transmissão atravessa uma distância de 40 metros com uma significativa queda vertical de 10 metros devido à expansão térmica.
O objetivo é encontrar o comprimento exato da linha de energia necessária para conectar esses pontos com segurança.
Engenheiros modelam isso usando uma catenária, a curva natural de um cabo suspenso descrita matematicamente pela função cosseno hiperbólico.
Essa curva é controlada por um parâmetro a, que relaciona o peso do cabo por metro com a tensão horizontal. Para essa instalação específica, o valor do parâmetro a é assumido como 20 metros.
Para encontrar o comprimento exato, o cálculo usa a função comprimento do arco. Aqui, a derivada da catenária dá o seno hiperbólico.
Uma identidade padrão envolvendo funções hiperbólicas simplifica ainda mais a expressão ao remover a raiz quadrada.
A integral do cosseno hiperbólico resultante é simplesmente o seno hiperbólico. Avaliar a função seno hiperbólica nos limites de menos vinte a vinte positivo resulta em um comprimento total de aproximadamente 47 metros.
Uma linha de transmissão de alta tensão se estende por uma distância horizontal de 40 m entre duas torres de transmissão, resultando em uma curvatura…
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