Práctico 1 ejercicio 7b

Práctico 1 ejercicio 7b

by FREIRE JOAQUIN -
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Buenas.

Haciendo el ejercicio 7b me surgió una duda. En este ejercicio se da la descripción de un movimiento helocoidal a partir de la aceleración \vec{a} = -\omega ^2 R \hat{e}_{\rho}, la velocidad inicial \vec{v}(0) = \omega R\hat{e}_{\phi} + v_{0}\hat{k}, el ángulo inicial \phi _{0} de la partícula respecto al eje OX, velocidad angular \omega y radio R constantes. Se me ocurró que para hallar la ley horaria en coord. cartesianas se podía plantear \vec{r}(t) = (x(t),y(t),z(t)) e inspeccionar cada coordenada por separado. Haciendo esto bastaría con descomponer los versores {\hat{e}_{\phi} , \hat{e}_{\rho}} en sus proyecciones sobre los versores {\hat{i},\hat{j}} con las relaciones vistas en clase: \hat{e}_{\rho} = cos(\phi)\hat{i} + sen(\phi)\hat{j} y \hat{e}_{\phi} = -sen(\phi)\hat{i} + cos(\phi)\hat{j}  (\phi = \omega t + \phi _{0}). Luego de tener todas las proyecciones sobre dichos versores, escribir la ley horaria para cada coord. (x(t),y(t),z(t)) como x_{0} + v_{0x} t + \frac{1}{2} a_{x} t^{2} , etc. 

Con este procedimiento obtuve las siguientes expresiones:

x(t) = Rcos(\phi) - \omega Rsen(\phi) - \frac{1}{2}\omega ^{2}Rcos(\phi).

y(t) = Rsen(\phi) + \omega Rcos(\phi) - \frac{1}{2}\omega ^{2}Rsen(\phi).

z(t) = v_{0}t.

Por otro lado, entiendo que este inciso se podría haber hecho más directamente pensando al movimiento de la partícula como un MCU en el plano XY, con sus ecuaciones \vec{r}(t) = (Rcos(\omega t + \phi) , Rsen(\omega t + \phi)), y un movimiento lineal en el eje OZ según v_{0}t.

Dado que las expresiones halladas inicialmente son notoriamente distintas a las últimas, me entra la duda de si son correctas o son un bolazo.

Gracias.

(Editado por De Polsi Gonzalo - envío original miércoles, 23 de marzo de 2022, 19:06)

In reply to FREIRE JOAQUIN

Re: Práctico 1 ejercicio 7b

by De Polsi Gonzalo -
Hola Joaquín, qué tal?

Primero que nada, te edité la pregunta para ponerle sombreritos y flechitas a los versores y vectores \hat{e},\vec{a}, etc.
Por otro lado, hay 2 cosas que no están bien:
1) Estás asumiendo ya la solución. Al decir que r=R y que \phi=\omega t+\phi_0 ya estás diciendo x=R\,cos(\omega t+\phi_0) e y=R\,sen(\omega t+\phi_0) sin necesidad de ir a integrar la aceleración y velocidad...
Por el contrario, si decís que \phi=arccos(x/R)=arcsen(y/R) entonces sí podrías realizar sin mayores inconvenientes llegando sin problemas a la solución deseada.
2) La solución que ponés no es correcta. Quizás haya algún typo (estaría mal unitariamente tu expresión) sumado a un error en la deducción. Esas expresiones de x(t) e y(t) no son correctas.

Saludos!