SOLUCIÓN DE EJERCICIOS
FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA – SERWAY
SOLUCIÓN PROBLEMA 50 CAPÍTULO 7 FÍSICA SERWAY
50. Una bolita en el fondo de un tazón es un ejemplo de un objeto en posición de equilibrio estable. Cuando un sistema físico se desplaza en una cantidad x desde equilibrio estable, sobre él actúa una fuerza restauradora, que tiende a regresar al sistema su configuración de equilibrio. La magnitud de la fuerza restauradora puede ser una función complicada de x. Por ejemplo, cuando un ion en un cristal se desplaza de su sitio reticular, la fuerza restauradora puede no ser una simple función de x. En tales casos, por lo general se puede imaginar la función F(x) como expresada por una serie de potencias en x como F(x) = – (k1x + k2x2 + k3x3 + . . .). Aquí, el primer término es la ley de Hooke, que describe la fuerza que ejerce un solo resorte para desplazamientos pequeños. Por lo general en pequeñas desviaciones desde el equilibrio se ignoran los términos de orden superior; sin embargo, en algunos casos,
puede ser deseable mantener también el segundo término. Si la fuerza restauradora se representa como F = – (k1x + k2x2 ), ¿cuánto trabajo se invierte al desplazar el sistema de x = 0 a x = xmáx mediante una fuerza aplicada -F?
Solución:
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