Recuerda las ecuaciones diferenciales:
v(t) = dx/dt, a(t) = d2x/dt2 y a(t) = dv/dt;
y recuerda también la ecuación correspondiente a la Segunda Ley de Newton:
F(t) = M*a(t) (1).
a)
Tienes la expresión de la función posición:
x(t) = 1, aquí derivas con respecto al tiempo, y queda:
v(t) = 0, derivas con respecto al tiempo, y queda:
a(t) = 0; luego, reemplazas este último valor y el valor de la masa en la ecuación señalada (1), y queda:
F(t) = 1*0, de donde tienes: F(t) = 0.
b)
Tienes la expresión de la función posición:
x(t) = 2t + 1, aquí derivas con respecto al tiempo, y queda:
v(t) = 2, derivas con respecto al tiempo, y queda:
a(t) = 0; luego, reemplazas este último valor y el valor de la masa en la ecuación señalada (1), y queda:
F(t) = 1*0, de donde tienes: F(t) = 0.
c)
Tienes la expresión de la función posición:
x(t) = -10t2+10, aquí derivas con respecto al tiempo, y queda:
v(t) = -20t, derivas con respecto al tiempo, y queda:
a(t) = -20; luego, reemplazas este último valor y el valor de la masa en la ecuación señalada (1), y queda:
F(t) = 1*(-20), de donde tienes: F(t) = -20.
d)
Tienes la expresión de la función posición:
x(t) = 2e-t+5, aquí derivas con respecto al tiempo, y queda:
v(t) = -2e-t, derivas con respecto al tiempo, y queda:
a(t) = 2e-t; luego, reemplazas esta última expresión y el valor de la masa en la ecuación señalada (1), y queda:
F(t) = 1*2e-t, de donde tienes:
F(t) = 2e-t (2);
luego, restas 5 en ambos miembros de la ecuación de posición, y queda: x-5 = 2e-t,
sustituyes la expresión del primer miembro en la ecuación señalada (2), y queda:
F(x) = x-5;
luego, multiplicas por -1 en ambos miembros de la ecuación de velocidad, y queda: -v(t) = 2e-t,
sustituyes la expresión del primer miembro en la ecuación señalada (2), y queda:
F(v) = -v.
e)
Tienes la expresión de la función posición:
x(t) = 2*sen(π*t), aquí derivas con respecto al tiempo, y queda:
v(t) = 2π*cos(π*t), derivas con respecto al tiempo, y queda:
a(t) = -2π2*sen(π*t); luego, reemplazas esta última expresión y el valor de la masa en la ecuación señalada (1), y queda:
F(t) = 1*( -2π2*sen(π*t) ), de donde tienes:
F(t) = -2π2*sen(π*t) (3);
luego, sustituyes la expresión del segundo miembro de la ecuación de posición en la expresión señalada (2), y queda:
F(x) = -π2*x;
luego, divides por (2π) en ambos miembros de la ecuación de velocidad, y queda: v(t)/(2π) = cos(π*t),
aplicas la identidad del coseno en función del seno en el segundo miembro de esta última ecuación, y queda:
v(t)/(2π) = √(1-sen2(π*t)), elevas al cuadrado en ambos miembros de esta ecuación, y queda:
v(t)2/(4π2) = 1-sen2(π*t), de aquí despejas: sen2(π*t) = 1-v(t)2/(4π2), extraes raíz cuadrada en ambos miembros, y queda:
sen(π*t) = √( 1-v(t)2/(4π2) ),sustituyes la expresión del primer miembro en la ecuación señalada (3), y queda:
F(v) = -2π2*√( 1-v2/(4π2) ).
Espero haberte ayudado.