1
Nivel
Secundaria
Dificultad
8
 
Categoría
Movimiento en más de una dimensión

Una fuerza dependiente del tiempo , (donde t está en segundos), se aplica a un objeto de 2kg inicialmente en reposo.

1.¿En qué tiempo el objeto se moverá con una velocidad de 15 m/s?

2.¿A qué distancia está de su posición inicial cuando su velocidad es 15 m/s?

3.¿Cuál es la distancia total recorrida por el objeto en este instante?

Solución disponible
pod
 
Apartado 1.

La segunda ley de Newton dice que la fuerza es igual a masa por aceleración, y la aceleración es la derivada de la velocidad respecto del tiempo,

(1)

Puedes pasar el al otro lado e integrar, todo en unidades del SI,

(2)

Necesitamos el módulo de la velocidad,

(3)

Para solucionar esta ecuación, elevamos todo al cuadrado y reorganizamos términos,

(4)

Esta ecuación es una bicuadrada, es decir, una ecuación de segundo cuadro para ;

(5)

Como debe ser positivo, tenemos que elegir el signo positivo. Finalmente

(6)
Apartado 2.

La posición se puede obtener integrando la velocidad (2),

(7)

En el instante t = 3s, la masa estará en la posición

(8)

Finalmente, la distancia al punto inicial (el origen) será igual al módulo de (8),

(9)
Apartado 3.

Dado que la trayectoria es curvilínea, la distancia total será mayor que la distancia final al punto de origen. Para calcularla, debemos integrar el módulo de la velocidad,

(10)

En el instante t = 3s,

(11)
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