Un cuerpo de medio kilogramo se deja caer desde 1 metro de altura sobre un muelle cuya constante elastica es 2000 N/m Calcula la deformación máxima.
Considera un sistema de referencia con eje de posiciones OY vertical con sentido positivo hacia arriba, y con origen en la posición final del objeto, cuando está en reposo y con
Tienes dos instantes importantes:
a)
se suelta el cuerpo (el muelle está relajado):
ya = 1 m, va = 0, Δsa = 0,
y la expresión de la energía mecánica total del sistema cuerpo-muelle es:
EMa = EPga + ECa + EPea = M*g*ya + (1/2)*M*va2 + (1/2)*k*Δsa2 = M*g*ya.
b)
el cuerpo está en reposo (el muelle está comprimido):
yb = 0, vb = 0, Δsb = a determinar,
y la expresión de la energía mecánica total del sistema cuerpo-muelle es:
EMb = EPgb + ECb + EPeb = M*g*yb + (1/2)*M*vb2 + (1/2)*k*Δsb2 = (1/2)*k*Δsb2.
Luego, como se desprecian todas las fuerzas de rozamiento, puedes plantear que la energía mecánica del sistema cuerpo-muelle se conserva, y tienes la ecuación:
EMb = EMa, sustituyes expresiones, y queda:
(1/2)*k*Δsb2 = M*g*ya, multiplicas en ambos miembros por 2/k, y queda:
Δsb2 = 2*M*g*ya/k, extraes raíz cuadrada en ambos miembros, y queda:
Δsb = √(2*M*g*ya/k), y solo queda que reemplaces valores y hagas el cálculo.
Espero haberte ayudado.