Emplearemos el Sistema Internacional de Unidades de Medida.
25)
Tienes que la velocidad es directamente proporcional al cuadrado de la posición, por lo que puedes plantear:
v = B*y2, donde B es la constante de proporcionalidad, expresada en 1/(s*m).
Luego, tienes los datos iniciales:
y = 100 m,
v = 2 ft/s = 2*0,3048 = 0,6096 m/s;
luego reemplazas en la ecuación de la velocidad, y queda:
0,6096 = B*1002, haces pasaje de factor como divisor y queda
6,096*10-5 1/(s*m) = B;
luego reemplazas en la ecuación de velocidad, y queda:
v = 6,096*10-5*y2.
Luego, derivas con respecto a la posición, y queda:
dv/dy = 1,2192*10-4*y,
luego, recuerda la expresión de la aceleración en función de la velocidad y de la posición:
a = v*dv/dy,
sustituyes expresiones y queda:
a = 6,096*10-5*y2*1,2192*10-4*y,
reduces factores numéricos y queda:
a = 7,4322432*10-9*y3,
luego reemplazas el valor de la posición, y queda:
a = 7,4322432*10-9*1003 = 7,4322432*10-3= 0,0074322432 m/s2 = 0,0074322432*3,280840 = 0,024384 ft/s2.
26)
Recuerda la expresión de la aceleración en función de la velocidad y de la posición:
v*dv/dx = a, sustituyes la expresión de la aceleración, y queda
v*dv/dx = 10 - x2, expresas la ecuación como igualdad entre diferenciales, y queda:
v*dv = (10 - x2)*dx, integras en ambos miembros, y queda
(1/2)*v2 = 10*x - (1/3)*x3 + C (1),
luego reemplazas los valores iniciales que tienes en el enunciado (x0 = 0, v0 = 0), y queda:
(1/2)*02 = 10*0 - (1/3)*03 + C, resuelves téminos, y queda
0 = C,
luego reemplazas en la ecuación señalada (1), cancelas el término nulo, y queda:
(1/2)*v2 = 10*x - (1/3)*x3;
luego, evalúas para la posición en estudio (x = 3 m), y queda
(1/2)*v2 = 10*3 - (1/3)*33, resuelves el segundo miembro y queda:
(1/2)*v2 = 21, multiplicas por 2 en ambos miembros, y queda:
v2 = 42, haces pasaje de potencia como raíz, y queda:
v = √(42) m/s ≅ 6,480741 m/s.
Observa que en ambos problemas hemos empleado la expresión de la aceleración en función de la velocidad y del tiempo, y para ver cómo justificar, recuerda las expresiones de la aceleración en función de la velocidad y del tiempo, y de la velocidad en función de la posición y del tiempo:
a = dv/dt
v = dx/dt,
luego, haz el cambio de variable en la primera ecuación:
a = (dv/dx)*(dx/dt) = sustituyes el segundo factor = (dv/dx)*v = ordenas factores = v*dv/dx.
Espero haberte ayudado.