E5.7.- El tornamesa en la figura P5-7 gira en un plano horizontal con una velocidad angular constante . La partícula P (masa = m) se mueve en la ranura sin fricción y está unida al resorte (módulo K, longitud natural ) como se muestra:
a).- Obtenga la ecuación diferencial que describe el movimiento de la partícula respecto a la ranura.
b).- ¿Para que extensión del resorte, P no tiene aceleración respecto a la ranura?
c).- Suponga que el movimiento se inicia con el resorte sin estirar y la partícula se encuentra en reposo respecto a la ranura. Determine el movimiento subsiguiente .

  

Figura P5-7

Solución

1).- D.C.L., para un tiempo "t":

Figura P5-7a

2).- Relaciones cinemáticas:

En la figura (P5-7b):

A, B y C puntos fijos en la tornamesa

La aceleración de "P" será:

Figura P5-7b

Donde:

Luego:

3).- Relaciones cinéticas:

Si operamos de la siguiente manera:

(1)

4).- En (1) para , la extensión del resorte es:

(Unidades de longitud)

5).- La solución de la ecuación diferencial (1), está conformado por una solución complementaria y otra particular:

, donde

En (1):

Luego:

(2)

También:

(3)

Cálculo de las constantes de (2) por las condiciones iniciales dadas:

Para, t = 0 seg:

En (2):

(4)

En (3):

En (4):

En (2):

(Unidades de longitud)


 

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