1. Planteamos el problema: Un observador está en la azotea de un edificio de 80 m de altura y un automóvil se aleja en línea recta a 18 m/s.
2. Definimos variables: Sea $x$ la distancia horizontal del automóvil al edificio y $\theta$ el ángulo de depresión desde la azotea hacia el automóvil.
3. Relación trigonométrica: El ángulo de depresión $\theta$ satisface $$\tan(\theta) = \frac{80}{x}$$ porque el edificio es la altura opuesta y $x$ la base adyacente.
4. Derivamos respecto al tiempo $t$ para encontrar la rapidez de cambio de $\theta$:
$$\frac{d}{dt}[\tan(\theta)] = \frac{d}{dt}\left(\frac{80}{x}\right)$$
5. Usamos la regla de la cadena para la izquierda:
$$\sec^2(\theta) \frac{d\theta}{dt} = -\frac{80}{x^2} \frac{dx}{dt}$$
6. Despejamos $\frac{d\theta}{dt}$:
$$\frac{d\theta}{dt} = -\frac{80}{x^2} \frac{dx}{dt} \cdot \frac{1}{\sec^2(\theta)}$$
7. Sabemos que $\frac{dx}{dt} = 18$ m/s (velocidad del automóvil) y $x=60$ m.
8. Calculamos $\sec^2(\theta)$ usando $\tan(\theta) = \frac{80}{60} = \frac{4}{3}$:
$$\sec^2(\theta) = 1 + \tan^2(\theta) = 1 + \left(\frac{4}{3}\right)^2 = 1 + \frac{16}{9} = \frac{25}{9}$$
9. Sustituimos valores:
$$\frac{d\theta}{dt} = -\frac{80}{60^2} \times 18 \times \frac{1}{\frac{25}{9}} = -\frac{80}{3600} \times 18 \times \frac{9}{25}$$
10. Simplificamos paso a paso:
$$\frac{80}{3600} = \frac{2}{90} = \frac{1}{45}$$
$$\frac{d\theta}{dt} = -\frac{1}{45} \times 18 \times \frac{9}{25}$$
11. Cancelamos factores:
$$\frac{d\theta}{dt} = -\cancel{\frac{1}{45}} \times \cancel{18} \times \frac{9}{25} = -\frac{1}{45} \times 18 \times \frac{9}{25}$$
Simplificando $\frac{18}{45} = \frac{2}{5}$:
$$\frac{d\theta}{dt} = -\frac{2}{5} \times \frac{9}{25} = -\frac{18}{125}$$
12. Resultado final:
$$\boxed{\frac{d\theta}{dt} = -\frac{18}{125} \text{ rad/s}}$$
El signo negativo indica que el ángulo de depresión disminuye conforme el automóvil se aleja.
Angulo Depresion A1C160
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