1
Nivel
Segundo ciclo
Dificultad
3
 
Categoría
Mecánica lagrangiana

Dos partículas de masa , unidas mediante un muelle de constante elástica y longitud natural despreciable, giran con velocidad angular constante con respecto a un eje vertical que pasa por el centro de masas del sistema. Las partículas se mueven sobre un plano horizontal sin rozamiento. Determine:

1.El Lagrangiano del sistema.

2.Las correspondientes ecuaciones de Lagrange.

3.La integral de Jacobi.

Solución disponible
José Adrián C M
 
Apartado 1. El Lagrangiano del sistema.

Si en reposo la longitud es despreciable, podemos llamar a la distancia entre ambas masas (longitud variable del muelle) y si ambas masas son iguales el centro de masas quedara a una distancia de ambas (centro geométrico del muelle), y podremos escribir:

(1)

y

(2)

siendo .

Derivando:

(3)
(4)

Luego, la energía cinética será:

(5)

La energía potencial (de tipo elástico) será la que almacene el muelle por el simple hecho de estirarse una distancia , i.e. :

(6)

Así, de la definición de Lagrangiana:

(7)
Apartado 2. Las correspondientes ecuaciones de Lagrange.

Ahora de las ecuaciones de Lagrange: , identificando como única coordenada generalizada nos queda:

(8)

y

(9)

Luego

(10)
Apartado 3. La integral de Jacobi.

Para la integral de Jacobi, de la definición:

(11)

Como , quedando:

(12)
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