13.3 Ejemplo 3

Un collarín de 1.7 kg está unido a un resorte y resbala en un plano vertical (sin rozamiento) a lo largo de la barra ABC. La constante del resorte es de 550 N/m y esta sin deformar cuando su longitud es de 16 cm. Si el collarín se suelta en A sin velocidad inicial, determínese su velocidad al pasar por B.

Solución con FísicaLab

Seleccionamos el grupo Dinámica y, dentro de este, el módulo Circular. Seleccionamos también el sistema de unidades SI, y borramos todo lo que contenga la Pizarra. Agregamos ahora un elemento Sistema de referencia fijo, un elemento Masa en reposo, un elemento Móvil con movimiento circular, dos elementos Resorte, dos elementos Fuerza, un elemento Sistema inicial, un elemento Sistema final y un elemento Energía. Tal y como se muestra en la siguiente imagen:

El elemento Sistema de referencia fijo, agrega automáticamente el valor de la gravedad. Y para este problema, el dato del tiempo es irrelevante. Para el elemento Masa en reposo que representa el collarín en el punto A y tomando como referencia horizontal esta posición:

Nombre

collarinInicial

m

1.7

y

0

Y para el elemento Resorte que corresponde al estado inicial:

Nombre

resorteInicial

k

550

x

7 @ cm

Para el elemento Fuerza aplicada a este resorte:

f

fuerzaInicial

Tanto este resorte como el elemento Masa en reposo corresponden al estado inicial, por lo que los agregamos al elemento Sistema inicial, al cual llamaremos inicial:

Nombre

inicial

Objeto 1

collarinInicial

Objeto 2

resorteInicial

Objeto 3

0

Objeto 4

0

Ahora para el elemento Móvil con movimiento circular, que representa al collarín cuando pasa por el punto B, tenemos (no conocemos el dato del radio de giro, pero es irrelevante para este problema):

Nombre

collarinFinal

m

1.7

vt

vt

r

0

y

-18 @ cm

Para el elemento Resorte que corresponde al estado final:

Nombre

resorteFinal

k

550

x

2 @ cm

Y para la fuerza aplicada:

f

fuerzaFinal

Ahora agregamos este último resorte y el Móvil con movimiento circular, que constituyen el estado final, al elemento Sistema final que llamaremos final:

Nombre

final

Objeto 1

collarinFinal

Objeto 2

resorteFinal

Objeto 3

0

Objeto 4

0

Por último agregamos los elementos Sistema inicial y final al elemento Energía, recordando que no hay trabajo de fuerzas externas:

Sistema i

inicial

Sistema f

final

W

0

Ingresados los datos, damos clic en el icono Resolver para obtener la respuesta:

vt = 2.233 m/s ;  fuerzaInicial = 38.500 N ;
fuerzaFinal = 11.000 N ;
Estado = success.