Hola unicoos, me falta este ejercicio para completar una guía de ejercicios. Es dinámica circular con conservación de la energía, creo, la verdad no se como plantear un problema combinado así. El problema es el siguiente.
Un péndulo está formado por una masa m atada una cuerda ideal de longitud L=1,5m. La máxima apertura angular que el péndulo tiene en su movimiento es de 30° (medida respecto a la vertical). ¿Cuál es la máxima rapidez que el péndulo puede alcanzar?.
a. 2,0 m/s b. 2,2 m/s c. 3,1 m/s d. 2,5 m/s e. 2,7 m/s
Consideramos altura cero en el punto donde la masa m se encuentra cuando la soga se halla en la vertical.
Luego (haz un dibujo), observa que para el punto de máxima apertura angular tenemos:
h1 = L - Lcos30° = L - L*√(3)/2 ≅ L - 0,866L = 0,134L = 0,134*1,5 = 0,201 (en m),
v1 = 0,
luego la energía mecánica queda:
EM1 = EP1 + EC1 = mgh1 + (1/2)mv12 = m*9,8*0,201 + (1/2)m*02 = 1,9698m + 0 = 1,9698m (en J).
Luego, en el punto más bajo (cuando la soga se encuentra sobre la vertical) tenemos:
h2 = 0,
v2 = a determinar,
luego la energía mecánica queda:
EM2 = EP2 + EC2 = mgh2 + (1/2)mv22 = m*9,8*0 + (1/2)m*v22 = 0 + (1/2)m*v22 = (1/2)m*v22 (en J).
Luego, como despreciamos todo tipo de rozamiento, tenemos que la energía mecánica se conserva, por lo que planteamos:
EM2 = EM1, sustituimos y queda:
(1/2)m*v22 = 1,9698m, hacemos pasajes de factor y divisor, simplificamos y queda:
v22 = 3,9396, hacemos pasaje de potencia como raíz y queda:
v2 ≅ 1,985 ≅ 2,000 (en m/s).
Espero haberte ayudado.