Buenas podríais ayudarme?
- (1,5 puntos) Sea un móvil de 3 kg animado de movimiento armónico simple de frecuencia 10 Hz y amplitud 30 cm.
- (0,75 puntos) ¿A qué distancia de la posición de equilibrio se encuentra el móvil cuando su energía cinética es 1/4 de su energía potencial?
- (0,75 puntos) ¿Cuánto valen ambas energías en ese momento? ¿Y su energía mecánica total?
Recuerda las expresiones de energía para el movimiento armónico simple (energía potencial, energía cinética, y energía mecánica total, y recuerda que esta última se conserva, por lo que es constante),:
EP = (1/2)*k*Δs2,
EC = (1/2)*M*v2,
EM = (1/2)*k*A2.
Luego planteamos para el coeficiente angular:
ω2 = (2πf)2 = k/M, y con los dos últimos miembro despejamos la constante elástica: M(2πf)2 = k, reemplazamos valores y queda:
k = 3*(2π*10)2= 1200π N/m.
Luego, pasamos al cálculo de la energía mecánica total (expresamos la amplitud de oscilación en metros):
EM = (1/2)*k*A2 = (1/2)*1200π*0,302 = 54π = 169,646 J.
Tienes el dato: EC = (1/4)EP, luego planteamos:
EP + EC = EM, sustituimos y queda:
EP + (1/4)EP = EM, reducimos términos semejantes y queda:
(5/4)EP = EM, hacemos pasajes y queda:
EP = (4/5)EM, reemplazamos valor y queda:
EP = (4/5)*169,646, resolvemos y queda:
EP = 135,717 J,
luego, reemplazamos en la ecuación señalada (1) y queda:
EC = (1/4)*135,717 = 33,929 J.
Espero haberte ayudado.