Razón de cambio y tangente de una curva (4)

Un helicóptero vuela hacia el norte con una velocidad de 50 m/s a una altura de 70, en ese instante, el rayo de luz de un faro ubicado en la tierra señala la parte inferior del helicóptero. Si la luz de mantiene señalando al helicóptero, ¿con qué velocidad gira el rayo de luz cuando el avión se encuentra a una distancia horizontal de 1500 m al sur del faro?

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Mejor que utilizar la palabra faro, que se aplica los que hay en las costas con luz giratoria mecánica y que no apunta hacia arriba, usaría la palabra foco. Un foco manejado por una persona que se dedica a seguir el helicóptero. Y el enunciado no está bien, aparte de empezar con un helicóptero y terminar siendo un avión, nos dice que el helicóptero vuela hacia el norte y nos piden algo cuando el helicóptero está al sur del faro, eso es imposible, luego haré el problema cuando el helicóptero este 1500 m al norte del faro
H(t) Ho
\ |
\ |
\|
F

Es un dibujo pobre, pero es para hacernos una idea. Ho es el helicóptero al principio y H(t) en el instante t y F es el foco. El ángulo será el dado por estos tres puntos Ho-F-H(t).
El ángulo alfa se puede calcular como aquel cuya tangente es H(t) / 70 = 50t/70 = 5t/7
alfa(t) = arctg(5t/7)

Calcularemos de forma indirecta la derivada haciendo derivación en cadena de H como
función de alfa.

H(t) = 50t
dH/dt = 50
H(alfa) / 70 = tg(alfa)
H(alfa) = 70·tg(alfa)

$$\begin{align}&50=\frac{dH}{dt}= \frac{dH}{d\alpha}·\frac{d \alpha}{dt}=\\ &\\ &70·(1+tg^2\alpha)·\frac{d\alpha}{dt}\\ &\\ &\frac{d\alpha}{dt}=\frac{50}{70(1+tg^2\alpha)}=\frac{5}{7(1+tg^2\alpha)}\\ &\\ &\text{Cuando el helicóptero esta a 1500m }\\ &\text{la tangente es }\frac{1500}{70}=\frac{150}{7}\\ &\\ &\frac{d\alpha}{dt}= \frac{5}{7\left(1+\frac{150^2}{7^2}\right)}=\frac{35}{22549} rad/s\end{align}$$

Y eso es todo.

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