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Línea 1: | Línea 1: | ||
== Enunciado== | |||
Una partícula realiza un movimiento unidimensional, de modo que su | |||
velocidad y aceleración cumplen la relación <math>a(t)\,v(t) = 3C^2t^2/2</math>, | |||
siendo <math>C</math> una constante. | |||
#¿Cuales son las dimensiones de la constante <math>C</math>? | |||
#Si la velocidad inicial es <math>v(0)=v_0</math>, ¿cuál es la expresión de la velocidad en cualquier instante de tiempo? | |||
#Supongamos que <math>v_0=0</math> y la posición inicial de la partícula es <math>x(0)=0</math>. ¿Cuál es la posición de la partícula en cualquier instante de tiempo? | |||
==Solución== | |||
=== Dimensiones de la constante C === | |||
Las dimensiones de <math>C^2 </math> son | |||
<center> | |||
<math> | |||
[a\,v] = [ C^2 t^2] \Longrightarrow | |||
[C^2] = \left[\dfrac{a\,v}{t^2}\right] = \dfrac{L\,T^{-2}\,L\,T^{-1}}{T^2}= L^2\,T^{-5} | |||
</math> | |||
</center> | |||
Por tanto, las dimensiones de <math>C </math> son | |||
<center> | |||
<math> | |||
[C] = L\,T^{-5/2} | |||
</math> | |||
</center> | |||
=== Velocidad en función del tiempo === | |||
En el movimiento rectilíneo la aceleración es | |||
<center> | |||
<math> | |||
a = \dfrac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t} | |||
</math> | |||
</center> | |||
Utilizando esta definición, la expresión dada se convierte en una ecuación diferencial para <math>v(t) </math> de variables separables | |||
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<math> | |||
v\,\dfrac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t} = \dfrac{3C^2}{2}\,t^2 | |||
</math> | |||
</center> | |||
Separamos a cada lado las expresiones relacionadas con <math> v</math> y <math> t</math> | |||
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<math> | |||
v\,\mathrm{d}v = \dfrac{3\,C^2}{2}\,t^2\,\mathrm{d}t | |||
</math> | |||
</center> | |||
Integramos teniendo en cuenta las condiciones iniciales | |||
<center> | |||
<math> | |||
\int\limits_{v_0}^{v(t)}v\,\mathrm{d}v = \int\limits_{0}^t\dfrac{3\,C^2}{2}\,t^2\,\mathrm{d}t | |||
</math> | |||
</center> | |||
Integrando, obtenemos la expresión de <math> v(t)</math> | |||
<center> | |||
<math> | |||
v(t) = \sqrt{v_0^2 + C^2\,t^3} | |||
</math> | |||
</center> | |||
=== Posición de la partícula === | |||
Si <math> v_0=0</math>, la velocidad es | |||
<center> | |||
<math> | |||
v(t) = C\,t^{3/2} | |||
</math> | |||
</center> | |||
Por otro lado la definición de velocidad en el movimiento rectilíneo es | |||
<center> | |||
<math> | |||
v= \dfrac{\mathrm{d}x}{\mathrm{d}t} \Longrightarrow \mathrm{d}x = v(t)\,\mathrm{d}t | |||
</math> | |||
</center> | |||
Integrando, y teniendo en cuenta las condiciones iniciales tenemos | |||
<center> | |||
<math> | |||
\int\limits_0^{x(t)}\mathrm{d}v = \int\limits_0^t C\,t^{3/2}\,\mathrm{d}t | |||
</math> | |||
</center> | |||
El resultado es | |||
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<math> | |||
x(t) = \dfrac{2\,C}{5}\,t^{5/2} | |||
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[[Categoría:Problemas de cinemática del punto]] | |||
[[Categoría:Problemas de examen]] | |||
[[Categoría:Física I (G.I.A.)]] | |||
[[Categoría:Física I (G.I.C.)]] |
Revisión actual - 18:23 25 oct 2023
Enunciado
Una partícula realiza un movimiento unidimensional, de modo que su velocidad y aceleración cumplen la relación , siendo una constante.
- ¿Cuales son las dimensiones de la constante ?
- Si la velocidad inicial es , ¿cuál es la expresión de la velocidad en cualquier instante de tiempo?
- Supongamos que y la posición inicial de la partícula es . ¿Cuál es la posición de la partícula en cualquier instante de tiempo?
Solución
Dimensiones de la constante C
Las dimensiones de son
Por tanto, las dimensiones de son
Velocidad en función del tiempo
En el movimiento rectilíneo la aceleración es
Utilizando esta definición, la expresión dada se convierte en una ecuación diferencial para de variables separables
Separamos a cada lado las expresiones relacionadas con y
Integramos teniendo en cuenta las condiciones iniciales
Integrando, obtenemos la expresión de
Posición de la partícula
Si , la velocidad es
Por otro lado la definición de velocidad en el movimiento rectilíneo es
Integrando, y teniendo en cuenta las condiciones iniciales tenemos
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