Page 307 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

288 Capítulo 14 Movimiento armónico simple

Figura 14.8 La velocidad y el círculo de referencia.

general, la velocidad de este cuerpo en cualquier punto Q se determina a partir del círculo de
referencia de esta forma:

v = — vT sen tí = —vT sen cot (14.10)
El signo es negativo en virtud de que la dirección de la velocidad es hacia la izquierda. Pode­
mos dar una forma más conveniente a la ecuación si recordamos la relación entre la velocidad
tangencial vT y la velocidad angular:
vT = (o A = 27rfA
Sustituyendo en la ecuación 14.5 nos queda

v = —2irfA sen 2irft (14.11)

Con esta ecuación se obtiene la velocidad de un cuerpo que oscila en cualquier instante si
se tiene presente que sen 6 es negativo cuando el punto de referencia queda por debajo del
diámetro del círculo de referencia.

Se fija una masa m a un resorte como se muestra en la figura 14.4, y luego se tira de ella
6 cm a la derecha y entonces se la suelta. Vuelve al punto donde se le soltó en 2 s y sigue
oscilando con movimiento armónico simple, (a) ¿Cuál es su velocidad máxima? (b) ¿Cuál
es su posición y velocidad 5.2 s después de que se le soltó?

Plan: Primero se reconoce que 2 s para la primera oscilación completa corresponde al pe­
riodo del movimiento. Como la frecuencia es el recíproco del periodo, entonces f = 0.5 Hz
(si una oscilación ocupa 2 s, entonces cada segundo se tiene media oscilación). Organiza­
remos la información proporcionada y decidiremos qué ecuaciones comprenden esas can­
tidades. El primer máximo para la velocidad se presenta cuando el desplazamiento es igual
a cero, lo cual corresponde a 90° en el círculo de referencia. La posición y la velocidad 5.2
s después de haber soltado la masa se determinan con las ecuaciones (14.9) y (14.11). La
conservación de la energía no ayuda en este caso, ya que no conocemos la constante del
resorte ni la posición.