Problemas Resueltos de Física: Oscilaciones y Ondas Transversales
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Problema 1: Oscilación de un Resorte
Un bloque de 0,5 kg está unido a un resorte (masa despreciable) sobre un plano horizontal. El otro extremo del resorte está fijo. Se requiere una fuerza de 5 N para estirar el resorte 4 cm. Si se suelta el sistema masa-resorte, calcula:
- El trabajo realizado por la fuerza elástica desde x = 4 cm hasta x = 0 cm.
- La velocidad del bloque cuando está a 2 cm de la posición de equilibrio.
- La frecuencia de oscilación si inicialmente se estira 6 cm.
Solución
a) Cálculo del trabajo:
- Masa (m) = 0,5 kg
- Fuerza (F) = 5 N para x = 4 cm = 0,04 m
- Amplitud (A) = 0,04 m
La fuerza elástica es conservativa, por lo tanto el trabajo (W) es igual a la variación negativa de la energía potencial elástica:
W = -ΔEp = - (Epf