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Foro de preguntas y respuestas de Física

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    Bryam Maldonado
    el 27/1/19

    me podrían ayudar con este ejercicio

    una mujer camina a una taza de 5 pi/seg a lo largo de un diámetro de un patio circular. Una luz ubicada en el extremo de un diámetro perpendicular al de su trayectoria proyecta una sombra sobre la pared circular. Que tan rápido se mueve la sombra a lo largo de la pared cuando la distancia de la mujer al centro del patio es de r/2 donde r [pie] es el radio del patio.

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 28/1/19


    Observa la primera imagen, en la que intentamos mostrarte los siguientes pasos:

    1°)

    Presentamos la circunferencia cuya ecuación cartesiana es:

    x2 + y2 = r2,

    que corresponde a la ubicación de la pared,

    y determinamos dos puntos pertenecientes a ella: F(0,r) (ubicación del foco de luz), y S(x,y) (ubicación de la sombra de la mujer sobre la pared).

    Presentamos la recta cuya ecuación es:

    y = -(r/s)*x + r,

    que corresponde al rayo luminoso que determina la sombra de la mujer sobre la pared.

    Presentamos la posición de la mujer: M(s,0), y consideramos que se desplaza sobre el eje OX con el sentido positivo de dicho eje (observa que la coordenada s es negativa).

    2°)

    Presentamos el sistema de ecuaciones para establecer las coordenadas del punto de intersección de la circunferencia con la recta (punto S) (observa que el punto F también pertenece a ambas curvas).

    3°)

    Presentamos las expresiones de las derivadas con respecto al tiempo de las coordenadas del punto S (x' e y'), que corresponden a las componentes de la velocidad de desplazamiento de la sombra.

    Observa la segunda imagen, en la que mostramos los siguientes pasos:

    4°)

    Evaluamos las expresiones x' e y' para la condición que tienes en tu enunciado:

    s' = 5 p/s (tasa de desplazamiento, o rapidez del móvil),

    s = r/2 (posición del móvil que tenemos en estudio);

    y luego presentamos la expresión vectorial de la velocidad instantánea del móvil,  calculamos su módulo.

    Espero haberte ayudado.

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    Bryam Maldonado
    el 27/1/19
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    me podrian ayudar con este ejercicio por favor

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    Raúl RC
    el 29/1/19

    Hola, te agradeceríamos enormemente que intentarás adjuntar la foto del ejercicio en un formato más reducido, me resulta imposible ver cuál es la pregunta que formulas.

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    agarcia
    el 27/1/19

    Buenas tardes.alguien me podria indicar como puedo resolver este ejercicio ?muchas gracias

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 28/1/19

    Establece un sistema de referencia con eje OX paralelo al suelo, que pase por el punto B, con sentido positivo acorde al desplazamiento del móvil, y con eje OY vertical, con sentido positivo hacia arriba.

    Consideramos que el módulo de la aceleración gravitatoria terrestre es: g = 10 m/s2.

    Luego, planteas las expresiones de las energías potencial gravitatoria, cinética de traslación y mecánica del móvil en el punto A, y queda:

    EPA = M*g*yA,

    ECA = (1/2)*M*vA2,

    EMA = EPA  + ECA = M*g*yA + (1/2)*M*vA2 (1).

    Luego, planteas las expresiones de las energías potencial gravitatoria, cinética de traslación y mecánica del móvil en el punto B, y queda:

    EPB = M*g*yB,

    ECB = (1/2)*M*vB2,

    EMB = EPB  + ECB = M*g*yB + (1/2)*M*vB2 (2).

    Luego, planteas las expresiones de las energías potencial gravitatoria, cinética de traslación y mecánica del móvil en el punto C, y queda:

    EPC = M*g*yC,

    ECC = (1/2)*M*vC2,

    EMC = EPC  + ECC = M*g*yC + (1/2)*M*vC2 (3).

    Luego, si se desprecian las pérdidas por rozamientos, puedes plantear que la energía se conserva, y tienes la ecuación:

    EMC = EMA, sustituyes las expresiones señaladas (3) (1), y queda:

    M*g*yC + (1/2)*M*vC2 = M*g*yA + (1/2)*M*vA2, multiplicas en todos los términos por 2/M, y queda:

    2*g*yC + vC2 = 2*g*yA + vA2, restas x en ambos miembros, y queda:

    vC2 = 2*g*yA + vA2 - 2*g*yC,

    extraes factores comunes (-2*g) entre el primer y el último término del segundo miembro, y queda:

    vC2 = -2*g*(-yA + yC) + vA2,

    aquí reemplazas datos que tienes en la imagen (yA = 5 m, yC = 8 m, vA = 5 m/s), y queda:

    vC2 = -2*10*(-5 + 8) + 52, resuelves términos, y queda:

    vC2 = -60 + 25, resuelves y queda:

    vC2 = -25 m2/s2,

    que es un resultado absurdo (recuerda que las expresiones cuadráticas toman valores mayores o iguales que cero),

    por lo que puedes concluir que el móvil no alcanzará el punto C con las condiciones que tienes en tu enunciado.

    Luego, sería muy conveniente que consultes con tus docentes, por las dudas se trate de un error de impresión en dicho enunciado.

    Espero haberte ayudado.

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    Cinthia LV
    el 27/1/19

    Saludos comunidad!!! 

    Antes que nada agradecer el apoyo brindado ^^

    Por favor podrían recomendar un. Libro de física (voy en física 1) que contenga problemas diversos con sus respectivas soluciones asimismo uno de teoría 

    Muy agradecida de antemano 

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    Guillem De La Calle Vicente
    el 27/1/19

    Buenas, te recomendaría los siguientes libros:

    - Física (M. Alonso y E. J. Finn)

    - Física universitaria (Sears, Zemansky, Young y Freedman)

    - Física (R. A. Serway)

    - Física (P. A. Tipler y G. Mosca)

    Saludos y a disfrutar de la física!

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    Cinthia LV
    el 28/1/19

    Muchas gracias 

    Claro que la disfrutare ^^

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    Juan
    el 27/1/19

    ¿Me podéis decir si el resultado es correcto?

    Expresar, en unidades del Sistema Internacional, el volumen de un cubo de lado igual a 25,7 ± 0,1 cm.


    25.7*25.7*25.7 ± 0.1*0.1*0.1cm = 16974.593 ± 0.001cm3 => 169.75 ± 0.00001m3

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 27/1/19

    Tienes la longitud estimada de la arista del cubo en estudio:

    L0 = 25,7 cm = 0,257 m.

    Tienes el valor del error máximo que puede cometerse al medir la arista del cubo en estudio:

    ΔL0 = 0,1 cm = 0,001 m.

    Recuerda la expresión del volumen del cubo en función de la longitud de su arista:

    V(L) = L3 (1), derivas, y queda:

    dV/dL = 3*L2, separas variables, y queda:

    dV = 3*L2*dL (2).

    Luego, evalúas la expresión señalada (1) para este valor, y queda:

    V0 = 0,2573 = 0,016974593 m3 (3),

    que es el volumen estimado del cubo.

    Luego, a partir de la expresión señalada (2), planteas la expresión del error, y queda:

    ΔV0 = 3*L02*ΔL, reemplazas valores, y queda:

    ΔV0 = 3*0,2572*0,001, resuelves, y queda:

    ΔV0 = 0,000198147 m3 (4),

    que es el error máximo que se puede cometer al medir el volumen del cubo en estudio.

    Luego, planteas la expresión del volumen del cubo en estudio, y queda:

    V = V0ΔV, reemplazas los valores señalados (3) (4), y queda:

    V = (0,016974593 ± 0,000198147) m3.

    Espero haberte ayudado.

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    mario salatino
    el 27/1/19

    ola estoy calculando la tension eficaz de un inductor pero tengo una N de sobra o demas me ayudan 


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    Antonio Silvio Palmitano
    el 27/1/19

    Observa que la intensidad de corriente que rodea una espira es: I;

    luego, planteas la Ley de Ampere, y tienes la ecuación:

    B*L = μ0*I, aquí divides por L en ambos miembros, y queda:

    B = μ0*I/L,

    que es la expresión del módulo del campo magnético que atraviesa una espira;

    luego, planteas la expresión del flujo magnético que atraviesa una espira, y queda:

    Φ = B*A, sustituyes expresiones, y queda:

    Φ = (μ0*I/L)*π*R2;

    luego, planteas la expresión del flujo total que atraviesa todas las espiras, y queda:

    ΦT = N*Φ, sustituyes la expresión anterior, y queda:

    ΦT = N*(μ0*I/L)*π*R2,

    que es la expresión del flujo total que atraviesa todas las espiras del inductor.

    Espero haberte ayudado.

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    mario salatino
    el 27/1/19

    Si me sirvió de mucho. Pero mi duda continúa.

    Si calculo la fuerza electromotriz del solenoide como la derivada del flujo respecto de t con signo menos me queda una expresión con N.

    Si ahora calculo la inductancia L me queda una expresión con N al cuadrado. Y si calculo la fem como L por la derivada de la corriente respecto del tiempo me queda la misma expresión pero con N al cuadrado.


    No se donde está el error y cuál de las dos expresiones de la fem, si con N o con N al cuadrado es la correcta.


    Te agradezco tu respuesta y me será muy útil ya que pronto tengo que recuperar mi examen de fisica II.

    Muchas gracias.


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    Rodrigo Checa
    el 26/1/19

    Alguien me puede ayudar con el 37 porfaaa???

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 26/1/19

    Comienza por trazar una recta paralela al eje OX que pasa por el punto en estudio (P), y observa que es perpendicular a los cables.

    Luego, aplicas la Ley de Ampère, y tienes las expresiones de los módulos de los campos magnéticos en el punto en estudio:

    B1μ0*I1/(2π*r1) (observa que r1 es igual a 40 cm = 0,4 m),

    B2 = μ0*I2/(2π*r2) (observa que r2 es igual a 20 cm = 0,2 m).

    Luego, considera elementos de corriente ubicados en las intersecciones de los cables con la recta trazada, y tienes que sus expresiones vectoriales son (observa que las corrientes tienen sentidos opuestos al eje OY):

    (-I1*dL1)j(-I2*dL1)j.

    Luego, planteas las expresiones de los vectores posiciones del punto P con respecto a los elementos de corriente, y queda:

    (+0,4)i y (+0,2)i.

    Luego, planteas la Ley de Lorentz (dB = (I*dL)xB), y los diferenciales de los campos magnéticos en el punto P quedan:
    dB
    1(-I1*dL1)j(+0,4)i  = (-0,4*
    I1*dL1)*(j x i) = (-0,4*I1*dL1)*(-k) = (+0,4*I1*dL1)*k,

    dB2 = (-I2*dL2)j(+0,2)i  = (-0,2*I2*dL2)*(j x i) = (-0,2*I2*dL2)*(-k) = (+0,2*I2*dL2)*k,

    y puedes observar que las dos expresiones vectoriales tienen el sentido positivo del eje OZ.

    a)

    Planteas la expresión del módulos del campo magnético resultante en el punto P, y queda:

    B = B1 + B2, sustituyes expresiones, y queda:

    B = μ0*I1/(2π*r1) μ0*I2/(2π*r2), extraes factores y divisores comunes, y queda:

    B = ( μ0/(2π) )*( I1/r1 + I2/r2 );

    y la expresión vectorial del campo resultante queda:

    B = ( μ0/(2π) )*( I1/r1 + I2/r2 )*k,

    y solo queda que reemplaces valores y hagas el cálculo.

    b)

    Tienes el valor de la carga (indicamos con e el valor de la carga elemental: e = 1,6*10-19 C):

    q = -e.

    Tienes la expresión vectorial de la velocidad de la carga:

    v = -106*i.

    Luego, planteas la Ley de Lorentz ( F = q*(v x B) ), sustituyes expresiones, y queda:

    F = (-e)*( (-10-6*i) x (B*k) ) = (+10-6*e*B)*( i x k ) = (+10-6*e*B)*( -j ) = (-10-6*e*B)*j,

    observa que la fuerza ejercida sobre la carga tiene la dirección del eje OY con su sentido negativo,

    y que sol queda que reemplaces valores y hagas el cálculo.

    Espero haberte ayudado.

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    Marco
    el 26/1/19

    Hola, Cual sería el desarrollo de, almenos el apartado a de este ejercicio porfavor? no me cuadra nada.



    El mecanismo que sigue un saltador
    de altura al realizar un salto consiste en comunicar a su cuerpo una
    energía inicial que se convierte en energía potencial al alcanzar su
    altura máxima. Supongamos que tenemos dos asteroides; Rocón y Gordón,
    que tienen los dos la misma densidad de masa que la Tierra, PT.

    Datos: g=9,8; G6,67·10^-11 ;PT = 5,5g/cm^3


    a) Suponiendo que tenemos un saltador de altura capaz de saltar dos
    metros en la Tierra, calcula el radio que debe tener el asteroide Rocón
    para que ese saltador de altura pueda escapar del asteroide de un
    salto.


    b) Si sabemos que el asteroide Gordón tiene un radio de 8 km, ¿qué altura puede alcanzar nuestro saltador en Gordón?


    c) Si otro saltador más fuerte que está en Rocón puede impulsarse a
    una velocidad doble de la velocidad de escape de Rocón, ¿qué velocidad
    tendrá cuando se encuentre muy lejos del asteroide?


    Mi planteamiento es:

    Una vez hallada la masa de la Tierra apartir de la densidad de masa (conociendo el radio 6371km).

    Y sabiendo que la velocidad inicial del saltador (supuesta velocidad de escape del asteroide) es:

    EMCo = EMCf

    EPo + ECo = EPf + ECf

    ECo = EPf

    1/2·m·v^2 = m·g·h

    v = 6,26m/s


    Ve = √2GMt/r


    A mi me da 2,028·10^13 (una bestialidad lógica suponiendo que cuanto mayor sea el radio menor Ve será necesaria)

     Soluciones que dan:


    a) R = 3568 m
    b) h = 1594 m
    c) v = 10,84 m/s


    ??????????????????????????????????? ayuda plsss

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 26/1/19

    a)

    Tienes que el saltador es capaz de saltar 2 m en la Tierra, y como esta altura es muy pequeña, puedes plantear la ecuación de Energía usual sin consideraciones de gravitación (consideramos un eje de posiciones OY vertical con sentido positivo hacia arriba, con origen de coordenadas al nivel del suelo):

    EPi + ECi = EPf + ECf, sustituyes expresiones, y queda:

    M*g*hi + (1/2)*M*vi2 = M*g*hf + (1/2)*M*vf2, multiplicas por 2 y divides por M en todos los términos, y queda:

    2*g*hi + vi2 = 2*g*hf + vf2, reemplazas datos (vi = vT, hi = 0, vf = 0, hf = 2 m, g = 9,8 m/s2), y queda:

    2*9,8*0 + vT2 = 2*9,8*2 + 02, resuelves términos, cancelas términos nulos, y queda:

    vT2 = 39,2, extraes raíz cuadrada positiva en ambos miembros, y queda:

    vT ≅  6,261 m/s, que es la velocidad inicial del saltador en la Tierra.

    Luego, tienes que la velocidad cuyo módulo hemos remarcado es la velocidad de escape del asteroide Rocón, por lo que planteas la ecuación de energía, y queda:

    EP1 + EC1 = EP2 + EC2, planteas la condición de escape (EP2 = 0 y EC2 = 0), y queda:

    EP1 + EC1 = 0,

    sustituyes expresiones (observa que aquí si hacemos consideraciones de gravitación, y que el valor remarcado corresponde a la velocidad de escape del asteroide Rocón), y queda:

    -G*MR*M/RR + (1/2)*M*vT2 = 0, multiplicas por 2/M en todos los términos, y queda:

    -2*G*MR/RR + vT2 = 0, sumas u en ambos miembros, y queda:

    vT2 = 2*G*MR/RR, expresas a la masa de Rocón en función de densidad y de su radio, y queda:

    vT2 = 2*G*(4/3)π*ρT*RR3/RR, resuelves el coeficiente, simplificas, y queda:

    vT2 = (8/3)π*G*ρT*RR2, aquí reemplazas datos (observa que empleamos unidades internacionales), y queda:

    6,2612  (8/3)π*6,67*10-11*5,5*103*RR2, resuelves operaciones numéricas, y queda:

    39,200 ≅ 307,332*10-8*RR2, divides por 307,332 y multiplicas por 108 en ambos miembros, y queda:

    0,128*108 RR2, extraes raíz cuadrada positiva en ambos miembros, y queda:

    0,357*104 m  RR, resuelves el primer miembro, y queda:

    3570 m RR (observa que la diferencia de valores se debe a las aproximaciones).


    Haz el intento de resolver los demás apartados, y si te resulta necesario no dudes en volver a consultar.

    Espero haberte ayudado.

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    Roberto Mulas García
    el 25/1/19

    Este ejercicio cayó en un examen de dinámica de 4ESO justo hoy. "Un cuerpo de masa 10 kg en un plano horizontal de coeficiente de rozamiento 0,35. Calcula a) la fuerza de rozamiento y la resultante si aplicamos una fuerza de 20 N b) la fuerza de rozamiento y la resultante si es una fuerza de 50N c) Cuál es la aceleración del último caso. A mí me dio, Frozamiento = 34,3N (ambos casos), Fresult1= -14,3N Fresult2 = 15,7N , a=1,57m/s2. Creo que está bien, me lo podéis comprobar?

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 25/1/19

    Considera un sistema de referencia cartesiano usual, con eje OX horizontal con sentido positivo hacia la derecha acorde al sentido de la fuerza aplicada (F, que consideramos tiene dirección horizontal), y con eje OY vertical con sentido positivo hacia arriba.

    Luego, observa que sobre el cuerpo actúan cuatro fuerzas, de las que indicamos sus módulos, direcciones y sentidos:

    Peso: P = M*g = 10*9,8 = 98 N, vertical, hacia abajo;

    Acción normal del plano: N, vertical, hacia arriba;

    Rozamiento del plano: fr = μ*N = 0,35*N, horizontal, hacia la izquierda;

    Fuerza aplicada: F, horizontal, hacia la derecha.

    Luego, planteas las expresiones de las componentes de la fuerza resultante (R), y queda:

    Rx = F - fr,

    Ry = N - P; 

    luego, reemplazas el valor del módulo del Peso, sustituyes la expresión del módulo de la fuera de rozamiento, y queda (observa que las fuerzas verticales se equilibran, ya que el cuerpo se desplaza con dirección horizontal):

    a)

    Rx = F - 0,35*N,

    N - 98 = 0, y de aquí despejas: N = 98 N (módulo de la acción normal del plano);

    luego, reemplazas este último valor en la primera ecuación, resuelves el último término, y queda:

    Rx = F - 34,3, que es la expresión de la componente horizontal de la fuerza resultante,

    y observa también que el módulo de la fuerza de rozamiento es: fr = 34,3 N como bien has consignado.

    y como puedes apreciar, para poner el cuerpo en movimiento se necesita que el módulo de la fuerza aplicada (F) sea mayor o igual que 34,3 N, por lo que tienes que la fuerza cuyo módulo es: F = 20 N no provoca desplazamiento, por lo que el cuerpo permanece en reposo y la componente horizontal de la fuerza resultante es igual a cero, y como la componente vertical también lo es, entonces tienes que la fuerza resultante es nula.

    b)

    Ahora sí, como tienes una fuerza cuyo módulo es mayor que 34,3 N, entonces tienes (observa que consideramos que el rozamiento en este caso es dinámico):

    Rx = 50 - 34,3, resuelves, y queda:

    Rx = 15,7 N, que es el módulo de la componente horizontal de la fuerza resultante;

    luego, aplicas la Segunda Ley de Newton (recuerda que la componente vertical de la fuerza resultante es igual a cero), y queda:

    Rx = M*ax, y de aquí despejas:

    ax = Rx/M, que es la expresión de la componente horizontal de la aceleración;

    luego, reemplazas valores, resuelves, y queda:

    ax = 1,57 m/s2, que es el valor de la componente horizontal de la aceleración,

    y como la componente vertical de la fuerza resultante es igual a cero, entonces tienes: ay = 0.

    Espero haberte ayudado.

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    Roberto Mulas García
    el 25/1/19

    Tu planteamiento es muy lógico. Lo único no me cuadra la fuerza resultante. Entiendo lo que dices de que al ser la fuerza de rozamiento mayor no hay movimiento, pero eso es evidente. Si tú ejerces una fuerza de 30 a un lado y 20 a otro. Va a ir al sentido de la de 30. Yo pienso que aquí aunque no se mueva por ser rozamiento, la fuerza resultante = -14,3N, te indica la fuerza que está actuando en el otro sentido(y que hay que vencer para moverlo). Porque si ponemos la fuerza resultante es nula. FR = F - Fr     0= 20-34,3   Esta operación, matemáticamente, carecería de sentido, ¿no?

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    Fernando Alfaro
    el 26/1/19

    Respecto al apartado a, es una duda que me estaba planteando. Veo dos posibles casos:

    1) El cuerpo está inicialmente en reposo:

    Para acelerarlo se necesita aplicar una fuerza mayor a la fuerza de rozamiento estático, y también dinámico. Como no es el caso, se podría concluir que no acelera y que la fuerza de rozamiento debe ser del tipo estático. La resultante debe ser cero y por tanto la fuerza de rozamiento es igual a -20N.


    2) El cuerpo tiene inicialmente una velocidad:

    En este caso no habría ningún problema en que la fuerza de rozamiento sea mayor que la fuerza aplicada y que su resultante sea -14.3 N. Simplemente implica que el cuerpo desacelera, y eventualmente terminaría en reposo.


    Espero haber ayudado en algo.


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    Sol
    el 24/1/19

    HOLA UNICOOS. NECESITO AYUDA CON ESTE PROBLEMA, ME PODRÍAN AYUDAR:

    MUCHAS GRACIAS!

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 25/1/19

    Establece un sistema de referencia con eje de posiciones (alturas) OX vertical con sentido positivo hacia arriba, y observa que en este sistema tienes:

    g = -9,8 m/s2 (aceleración gravitatoria terrestre),

    v < 0 (la velocidad tiene sentido hacia abajo);

    Luego, planteas la expresión del peso del cuerpo y de la fuerza de resistencia viscosa, y queda:

    P = M*g (observa que esta expresión es negativa),

    R = -k*v (observa que esta expresión es positiva).

    Luego, aplicas la Segunda Ley de Newton, y tiene la ecuación:

    P + R = M*a, sustituyes las expresiones de las fuerzas, y queda:

    M*g - k*v = M*a (1).

    a)

    Expresas a la velocidad como la derivada de la posición con respecto al tiempo, expresas a la aceleración como la derivada segunda de la posición con respecto al tiempo, sustituyes expresiones en la ecuación señalada (1), y queda:

    M*g - k*(dx/dt) = M*(d2x/dt2),

    que es la ecuación diferencial que tienes en tu solucionario.

    b)

    Expresas a la aceleración como la derivada de la velocidad con respecto al tiempo, sustituyes en la ecuación señalada (1), y queda:

    M*g - k*v = M*(dv/dt), separas variables, y queda:

    dt = M*dv/(M*g - k*v), divides por M y multiplicas por -k en ambos miembros, y queda:

    -(k/M)*dt = -k*dv/(M*g - k*v), integras en ambos miembros, y queda:

    -(k/M)*(t + C) = ln(|M*g - k*v|), compones en ambos miembros con la función inversa del logaritmo natural, y queda:

    e-(k/M)*(t + C) = M*g - k*v, sumas k*v y restas u en ambos miembros, y queda:

    k*v = M*g - e-(k/M)*(t + C), multiplicas en ambos miembros por 1/k, y queda:

    v = (1/k)*( M*g - e-(k/M)*(t + C) ),

    que es la expresión de la velocidad como función del tiempo que tienes en tu enunciado.

    c)

    Expresas a la velocidad como la derivada de la posición con respecto al tiempo, sustituyes en la última ecuación remarcada, y queda

    dx/dt = (1/k)*( M*g - e-(k/M)*(t + C) ), separas variables, y queda:

    dx = (1/k)*( M*g - e-(k/M)*(t + C) )*dt, distribuyes el segundo miembro, y queda:

    dx = (M/k)*g*dt - (1/k)*e-(k/M)*(t + C)*dt, integras en ambos miembros, y queda

    x = (M/k)*g*t + (M/k2)*e-(k/M)*(t + C) + D, extraes factor común M/k entre los dos primeros términos, y queda:

    x = (M/k)*( g*t + (1/k)*e-(k/M)*(t + C) ) + D,

    que es la expresión de la posición como función del tiempo que tienes en tu enunciado.

    Espero haberte ayudado.


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