Cuestión 1 · Física I UB 2022

Tema: Oscil·lacions harmòniques simples · Del examen Examen final enero 2022 (2022)

Enunciado

Cuestión 1 (1 punto). Movimiento armónico simple

Un cuerpo fijado a un muelle realiza oscilaciones armónicas simples caracterizadas por un período TT. Se pide determinar:

a.

La ley temporal de la velocidad del bloque, sabiendo que en el instante inicial t=0t = 0 su velocidad alcanza el valor máximo positivo vmaxv^{\text{max}}. Dar el resultado expresado en función de TT y vmaxv^{\text{max}}.

b.

La posición del bloque en función del tiempo transcurrido, asumiendo que en t=T/4t = T/4 la elongación es máxima (x=xmaxx = x^{\text{max}}). Expresar la respuesta en términos de TT y xmaxx^{\text{max}}.

c.

El valor de la constante elástica del resorte en términos del período TT y de la masa del bloque mm.

Enunciado: Cuestión 1 · Física I UB 2022

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a. La ley temporal de la velocidad del bloque, sabiendo que en el instante inicial t=0t = 0 su velocidad alcanza el valor máximo positivo vmaxv^{\text{max}}. Dar el resultado expresado en función de TT y vmaxv^{\text{max}}.

Solución: vmaxcos⁡(2πtT)v^{\text{max}}\cos\left(\frac{2\pi t}{T}\right)

b. La posición del bloque en función del tiempo transcurrido, asumiendo que en t=T/4t = T/4 la elongación es máxima (x=xmaxx = x^{\text{max}}). Expresar la respuesta en términos de TT y xmaxx^{\text{max}}.

Solución: xmaxsin⁡(2πtT)x^{\text{max}}\sin\left(\frac{2\pi t}{T}\right) / xmaxcos⁡(2πtT−π2)x^{\text{max}}\cos\left(\frac{2\pi t}{T} - \frac{\pi}{2}\right)

c. El valor de la constante elástica del resorte en términos del período TT y de la masa del bloque mm.

Solución: m(2πT)2m\left(\frac{2\pi}{T}\right)^2 / 4π2mT2\frac{4\pi^2 m}{T^2}

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