Página 95 - Libro de Física de Tercero de Bachillerato
Movimiento armónico simple
Resolución Página 95 - Libro de Física de Tercero de Bachillerato
Con base en las fotografías, respondo las siguientes afirmaciones con (V) si es verdadero o (F) si es falso. Justifico mi respuesta: 1) El muelle se encuentra en la posición de equilibrio en la primera fotografía. 2) La velocidad es máxima en el punto de equilibrio de acuerdo a la fotografía 2. 3) En la reflexión del muelle de acuerdo a la fotografía 3, la única aceleración es la centrípeta. 4) De acuerdo con la primera fotografía, la aceleración en el muelle y en la reflexión es nula. 5) La velocidad en el punto de máxima compresión del muelle es nula, de acuerdo a la segunda fotografía.
Datos para la resolución
Recuerda las propiedades del movimiento armónico simple (MAS):
- En el equilibrio: desplazamiento 0, velocidad máxima, aceleración 0.
- En los extremos: desplazamiento máximo, velocidad 0, aceleración máxima hacia el centro.
- Relaciona esto con las flechas de desplazamiento (rojo), velocidad (azul) y aceleración (negro) en cada fotografía.
Explicación
Análisis general:
Las fotos muestran un movimiento armónico simple (MAS) de una caja unida a un resorte, y su relación con un movimiento circular uniforme. En MAS la posición de equilibrio corresponde al centro del recorrido, la velocidad es máxima allí y la aceleración máxima en los extremos.
- El muelle se encuentra en la posición de equilibrio en la primera fotografía.
Respuesta: V.
Justificación: En la primera foto la caja está en la posición media de su trayectoria, marcada como 0 (equilibrio); el resorte no está ni comprimido ni estirado respecto a esa referencia. - La velocidad es máxima en el punto de equilibrio de acuerdo a la fotografía 2.
Respuesta: V.
Justificación: En MAS, al pasar por el equilibrio el objeto ha convertido la energía potencial elástica en cinética y la rapidez es máxima; el vector velocidad azul en la foto 2 es mayor allí. - En la reflexión del muelle de acuerdo a la fotografía 3, la única aceleración es la centrípeta.
Respuesta: F.
Justificación: En la representación circular hay aceleración centrípeta, pero en el sistema masa–resorte la aceleración sobre la caja es tangencial respecto a la trayectoria lineal y apunta hacia el equilibrio (aceleración lineal del MAS). No puede decirse que solo exista aceleración centrípeta. - De acuerdo con la primera fotografía, la aceleración en el muelle y en la reflexión es nula.
Respuesta: F.
Justificación: En la posición de equilibrio la velocidad es máxima y la aceleración del MAS es cero para la masa, pero en la representación circular la aceleración centrípeta nunca es nula; por tanto, no es correcta la afirmación de que en ambos casos sea nula. - La velocidad en el punto de máxima compresión del muelle es nula, de acuerdo a la segunda fotografía.
Respuesta: V.
Justificación: En los extremos (máxima compresión o máxima elongación) el objeto se detiene un instante antes de invertir el sentido del movimiento; su velocidad es cero y la energía es totalmente potencial elástica.
Califica esta explicación:
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b) Con base en las fotografías, respondo las siguientes afirmaciones con (V) si es verdadero o (F) si es falso. Justifico mi respuesta:
| AFIRMACIÓN | V/F | JUSTIFICACIÓN |
|---|---|---|
| El muelle se encuentra en la posición de equilibrio en la primera fotografía. | ||
| La velocidad es máxima en el punto de equilibrio de acuerdo a la fotografía 2. | ||
| En la reflexión del muelle de acuerdo a la fotografía 3, la única aceleración es la centrípeta. | ||
| De acuerdo con la primera fotografía, la aceleración en el muelle y en la reflexión es nula. | ||
| La velocidad en el punto de máxima compresión del muelle es nula, de acuerdo a la Wsegunda fotografía. |