Ejercicio 1:

  1. $V\ =\ \kappa\ x_{3}$
  2. $V\ =\ \textstyle{\kappa\over 2}\ |\vec{r}|^{2}$
  3. $V\ =\ -\frac{\kappa}{r}$
  4. No existe potencial ya que para la fuerza del anunciado tenemos $\vec{\nabla}\times\vec{F}\neq 0$

Ejercicio 2:

Estoy en ello...

Ejercicio 3:

Estoy en ello...

Ejercicio 4:

La función de disipación de Rayleigh es una función $\mathcal{F}(\vec{v})$ que actúa como un potencial para fuerzas que dependen de la velocidad. Es decir que dada una función de Rayleigh, la correspondiente fuerza se halla mediante la relación \begin{equation} F_{i}\; =\; -\frac{\partial\mathcal{F}}{\partial v_{i}} \; . \end{equation} Observad que la dimensión de la función de Rayleigh es $\left[\mathcal{F}\right]=\mathrm{g}\ \mathrm{m}^{2}\mathrm{s}^{-3}$, con lo que la dimensión de $\kappa$ es $[\kappa ]= \mathrm{g}\ \mathrm{s}^{-1}$.

Visto que el problema es reducible a un problema unidimensional y que la fuerza gravitatoria del anunciado usa el sistema de ejes estándar podemos escribir la ecuación de movimiento como \begin{equation} m\ \ddot{z}\; =\; mg \ -\ \kappa\ \dot{z} \; , \end{equation} donde $z\equiv -x_{3}$. Dicho de otra forma, tomamos la dirección $z$ apuntando para abajo.

La ecuación de movimiento no depende de $z$ con lo cual es conveniente expresarla en términos de la velocidad $v\equiv \dot{z}$: \begin{equation} m\ \dot{v}\; =\; mg\ -\ \kappa\ v \; . \end{equation} Cuando la partícula haya alcanzado la velocidad maxima, $v_{max}$, ya no acelera mas, con lo cual la velocidad maxima viene caracterizado por \begin{equation} \left.\dot{v}\right|_{v_{max}}\ =\ 0 \; . \end{equation} Usando esta ecuación en la de movimiento vemos que \begin{equation} v_{max}\; =\; \frac{mg}{\kappa} \; . \end{equation} Usando $[g]=\mathrm{m}\ \mathrm{s}^{-2}$ podemos comprobar que el resultado concuerda con las dimensiones.


Last modified: Wed Sep 5 12:37:42 CEST 2012