Ayuda problema de física

Te agradecería me explicaras como solucionar el siguiente problema(no sé por donde meterle mano):
Un cuerpo que vibra con un MÁS se encuentra a una distancia del origen igual a la mitad de la amplitud. ¿Qué porcentaje de su energía es cinética y que porcentaje es potencial?
Gracias de antemano.

1 respuesta

Respuesta
1
En el movimiento armónico el desplazamiento en función del tiempo esta dado por:
X = A sen(wt)
Es decir es proporcional al seno de wt
Cuando w.t =0 el desplazamiento es cero.
Cuando w.t = 90 grados (Pi/2 rad) el desplazamiento es máximo.
El problema indica que el cuerpo se encuentra a una distancia del origen igual a la mitad de la amplitud.
Eso significa que
sem(wt)=1/2
Por lo tanto debe ser wt= 30 grados (Pi/6 rad)
La derivada del desplazamiento es la velocidad:
V= w A cos (wt)
Y es proporcional al coseno de wt
Cuando wt=30 grados tenemos que cos(wt) vale raíz[3]/2
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Ahora bien resulta que en el caso de un resorte la energía potencial es proporcional al cuadrado del desplazamiento (elongación). Es entonces proporcional a (1/2) al cuadrado, es decir un cuarto.(25%)
La energía cinética es proporcional al cuadrado de la velocidad, es entonces proporcional a (raíz[3]/2)al cuadrado es decir 3/4.
Tenemos entonces que el 25 por ciento de la energía es potencial y el 75 por ciento es cinética.
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Otra manera de resolverlo
Los datos del problema nos dicen que el desplazamiento es la mitad del máximo es decir 1/2 Xmax. La energía potencial U al ser proporcional al cuadrado vale
U=1/4 Umax
La energía cinética más la potencial es la energía mecánica que es constante :
Por lo tanto si la potencial vale 1/4 la cinética vale
1-1/4=3/4
Es decir que resultan un 25 por ciento y un 75 por ciento

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