Página 106 - Libro de Física de Tercero de Bachillerato
Movimiento armónico simple
Resolución Página 106 - Libro de Física de Tercero de Bachillerato
En un péndulo simple la velocidad es cero en los extremos y máxima al pasar por el punto medio. Relaciona este dato con la energía cinética máxima calculada en el literal c).
1. Análisis
La velocidad máxima ocurre al pasar por la posición de equilibrio. Es la misma rapidez tangencial hallada antes mediante conservación de energía.
2. Resolución
Usamos el resultado del literal c):
$$v_{\max}\approx0{,}74\;\text{m/s}$$
3. Conclusión
La velocidad máxima de la lenteja es aproximadamente 0,74 m/s.
Identifica un punto donde toda la energía sea cinética (equilibrio) y otro donde sea potencial (extremo). La energía mecánica se conserva: $$E_p=E_c$$. Usa el mismo h del literal c).
1. Análisis
Por "abertura total" se entiende el paso por el punto medio viniendo desde un extremo. Allí la energía mecánica es totalmente cinética.
2. Resolución
Tomamos la altura h calculada antes desde el extremo (16°): h≈0,0281 m.
Energía potencial en el extremo:
$$E_p=mgh=0{,}5\times9{,}8\times0{,}0281\approx0{,}138\,\text{J}$$
Por conservación de la energía:
$$E_c^{\max}=E_p\approx0{,}138\,\text{J}$$
3. Conclusión
La energía cinética máxima en la abertura total es aproximadamente 0,14 J.
Recuerda que, para un péndulo sencillo, si aumentas la longitud L el período T aumenta, y si la disminuyes, T disminuye. Pregúntate: en un reloj atrasado, ¿las oscilaciones son demasiado lentas o demasiado rápidas?
1. Análisis
Un reloj atrasado tiene un período demasiado grande: cada oscilación dura más de lo que debería.
2. Explicación
Para un péndulo simple, el período depende de la longitud L:
$$T=2\pi\sqrt{\frac{L}{g}}$$
Si el reloj atrasa, T es grande, lo que significa que L es demasiado grande.
Para que el reloj marque el tiempo correctamente hay que reducir el período.
Disminuir T implica reducir L. En un reloj de péndulo esto se logra acortando ligeramente el brazo o cuerda, moviendo hacia arriba la lenteja o el punto de sujeción.
3. Conclusión
Si el reloj está atrasado, se debe acortar el brazo o cuerda del péndulo (subir la lenteja) para que el período disminuya y el reloj deje de atrasarse.
Contenido Página 106 - Libro de Física de Tercero de Bachillerato
e) ¿Cuál es la velocidad máxima de la lenteja?
[Cuadrícula para respuesta]
f) La energía cinética en su abertura total.
[Cuadrícula para respuesta]
g) Si el reloj se encuentra atrasado, ¿qué se debería hacer con el brazo o cuerda del péndulo?
[Espacio para respuesta en líneas punteadas]