Autor Tema: ¿Cuánto tiempo tarda esta partícula en ir de A a B?

0 Usuarios y 1 Visitante están viendo este tema.

02 Marzo, 2018, 11:43 pm
Leído 1764 veces

Rectilíneo

  • $$\Large \color{#5e8d56}\pi\,\pi\,\pi$$
  • Mensajes: 436
  • País: es
  • Karma: +0/-0
  • Sexo: Masculino
  • Don't go to the bathroom, Vincent
Hola,

una partícula de fluido se mueve a velocidad \( \overrightarrow{V}=U_0\Big(1+\displaystyle\frac{R^3}{x^3}\Big)\hat{\imath} \)
¿Cuánto tiempo tarda en ir de \( x=-4R \) a \( x=-R \)?


He hecho lo siguiente:

\( v=\frac{dx}{dt} \longrightarrow dt=\frac{1}{v}dx \longrightarrow \displaystyle\int_{0}^{t}dt=\displaystyle\int_{-4R}^{-R}\displaystyle\frac{1}{U_0\Big(1+\displaystyle\frac{R^3}{x^3}\Big)}dx \)

Pero esta integral creo que es divergente. ¿Alguna ayuda? ???

03 Marzo, 2018, 02:24 pm
Respuesta #1

Luis Fuentes

  • el_manco
  • Administrador
  • Mensajes: 58,907
  • País: es
  • Karma: +0/-0
Hola

Hola,

una partícula de fluido se mueve a velocidad \( \overrightarrow{V}=U_0\Big(1+\displaystyle\frac{R^3}{x^3}\Big)\hat{\imath} \)
¿Cuánto tiempo tarda en ir de \( x=-4R \) a \( x=R \)?


Pero si \( -R<x<0 \) la velocidad es negativa: es imposible entonces que llegue de \( x=-4R \) a \( x=R \).

Saludos.

03 Marzo, 2018, 09:16 pm
Respuesta #2

robinlambada

  • Moderador Global
  • Mensajes: 4,129
  • País: es
  • Karma: +0/-0
  • Sexo: Masculino
Hola.
Hola

Hola,

una partícula de fluido se mueve a velocidad \( \overrightarrow{V}=U_0\Big(1+\displaystyle\frac{R^3}{x^3}\Big)\hat{\imath} \)
¿Cuánto tiempo tarda en ir de \( x=-4R \) a \( x=R \)?


Pero si \( -R<x<0 \) la velocidad es negativa: es imposible entonces que llegue de \( x=-4R \) a \( x=R \).

Saludos.
Toda la razón Luis. Además en x=0 hay una singularidad, la velocidad se aproxima a \( -\infty \) en \( x=0^- \), para pasar a\( +\infty \) en \( x=0^+ \).

Es muy extraño.

No será: \( \overrightarrow{V(t)}=U_0\Big(1+\displaystyle\frac{R^3}{t^3}\Big)\hat{\imath} \)

con \( t\in{(0,+\infty}) \).

Si es así , debes integrar dándote \( x=f(t)+k \) sustituye  \( -4R=f(t_o)+k \) y  \( R=f(t_1)+k \) y calculas \(  t_1-t_o \)

Saludos.
P.D.: Pero es muy raro.


P.D.(P.D.): No hagas mucho caso a mi idea, pues no me cuadra dimensionalmente, ya que \( 1+\displaystyle\frac{R^3}{t^3} \) debe ser adimensional y no lo es.
Envejecer es como escalar una gran montaña: mientras se sube las fuerzas disminuyen, pero la mirada es más libre, la vista más amplia y serena.

La verdadera juventud una vez alcanzada, nunca se pierde.

06 Marzo, 2018, 12:05 am
Respuesta #3

Rectilíneo

  • $$\Large \color{#5e8d56}\pi\,\pi\,\pi$$
  • Mensajes: 436
  • País: es
  • Karma: +0/-0
  • Sexo: Masculino
  • Don't go to the bathroom, Vincent
Hola

Pero si \( -R<x<0 \) la velocidad es negativa: es imposible entonces que llegue de \( x=-4R \) a \( x=R \).

Saludos.

Perdonad mi torpeza, me equivoqué al copiar el enunciado como de costumbre. La partícula se mueve de \( -4R \) a \( -R \).

La integral es divergente, ¿verdad? Y la velocidad de la partícula en \( x=-R \) tiende a cero.

06 Marzo, 2018, 02:49 am
Respuesta #4

delmar

  • Moderador Global
  • Mensajes: 3,993
  • País: pe
  • Karma: +0/-0
  • Sexo: Masculino
Hola  Rectilíneo


He hecho lo siguiente:

\( v=\frac{dx}{dt} \longrightarrow dt=\frac{1}{v}dx \longrightarrow \displaystyle\int_{0}^{t}dt=\displaystyle\int_{-4R}^{-R}\displaystyle\frac{1}{U_0\Big(1+\displaystyle\frac{R^3}{x^3}\Big)}dx \)

Pero esta integral creo que es divergente. ¿Alguna ayuda? ???


La integral planteada es correcta, haciendo algunos cambios para poderla integrar :

\( \displaystyle\int_{0}^{t}dt=\displaystyle\int_{-4R}^{-R}\displaystyle\frac{1}{U_0\Big(1+\displaystyle\frac{R^3}{x^3}\Big)}dx=\displaystyle\frac{1}{U_0}\ \displaystyle\int_{-4R}^{-R} \ \displaystyle\frac{x^3}{x^3+R^3} \ dx=\displaystyle\frac{1}{U_0}\ \displaystyle\int_{-4R}^{-R} \ (1-\displaystyle\frac{R^3}{x^3+R^3}) \ dx=\displaystyle\frac{3R}{U_0}-\displaystyle\frac{R}{U_0}\displaystyle\int_{-4R}^{-R} \ \displaystyle\frac{1}{(\displaystyle\frac{x}{R})^3+1} \ (\displaystyle\frac{1}{R})dx
 \)  Ec. 1


Para hallar el integral de la Ec. 1 se hace un cambio de variable \( u=\displaystyle\frac{x}{3} \), se tiene :

\( \displaystyle\int_{-4R}^{-R} \ \displaystyle\frac{1}{(\displaystyle\frac{x}{R})^3+1} \ (\displaystyle\frac{1}{R})dx=\displaystyle\int_{-4}^{-1} \ \displaystyle\frac{1}{u^3+1} \ du \) Ec. 2

Descomponemos en fracciones simples :

\( \displaystyle\frac{1}{u^3+1}=\displaystyle\frac{A}{u+1}+\displaystyle\frac{Bu+C}{u^2-u+1} \)

Se hallan las constantes y  lo que sigue ya se puede integrar.

Saludos

AÑADO

Disculpen por mi falta de rigurosidad; pero en lugar del límite superior del integral -1 en realidad, se ha de poner una variable, por ejemplo X y luego el integral en función de X se ha de hacer tender a -1, no he hecho las cuentas, puede ser divergente.

09 Marzo, 2018, 11:06 pm
Respuesta #5

Rectilíneo

  • $$\Large \color{#5e8d56}\pi\,\pi\,\pi$$
  • Mensajes: 436
  • País: es
  • Karma: +0/-0
  • Sexo: Masculino
  • Don't go to the bathroom, Vincent
Creo que da \( \displaystyle\frac{1}{U_0}\Big(x-R^3\big(\displaystyle\frac{1}{6R^2}\ln(\displaystyle\frac{{(x+R)}^2}{x^2-Rx+R^2})+\displaystyle\frac{1}{R^2\sqrt{3}}{\tan}^{-1}(\displaystyle\frac{2x-R}{R\sqrt{3}})\big)\Big)\bigg\rvert_{-4R}^{-R} \)

que diverge al sustituir el \( -R \) dentro del logaritmo.

Saludos :)

10 Marzo, 2018, 12:23 am
Respuesta #6

Abdulai

  • Moderador Global
  • Mensajes: 3,044
  • País: ar
  • Karma: +0/-0
  • Sexo: Masculino
Creo que da \( \displaystyle\frac{1}{U_0}\Big(x-R^3\big(\displaystyle\frac{1}{6R^2}\ln(\displaystyle\frac{{(x+R)}^2}{x^2-Rx+R^2})+\displaystyle\frac{1}{R^2\sqrt{3}}{\tan}^{-1}(\displaystyle\frac{2x-R}{R\sqrt{3}})\big)\Big)\bigg\rvert_{-4R}^{-R} \)

que diverge al sustituir el \( -R \) dentro del logaritmo.

Saludos :)

Si bien no está definida en ese punto, por una consideración física "debe" existir el límite por izquierda, ya que como la velocidad de la partícula es -infinito sale "instantáneamente" de esa posición.

Además, como la dirección de movimiento es negativa, la integral debe ser entre -R y -4R  (si no va a dar un tiempo negativo)


--------

Escribí cualquier verdura, en -R  la velocidad es 0 y le lleva un tiempo infinito salir de allí   >:(

10 Marzo, 2018, 02:51 am
Respuesta #7

delmar

  • Moderador Global
  • Mensajes: 3,993
  • País: pe
  • Karma: +0/-0
  • Sexo: Masculino
Creo que da \( \displaystyle\frac{1}{U_0}\Big(x-R^3\big(\displaystyle\frac{1}{6R^2}\ln(\displaystyle\frac{{(x+R)}^2}{x^2-Rx+R^2})+\displaystyle\frac{1}{R^2\sqrt{3}}{\tan}^{-1}(\displaystyle\frac{2x-R}{R\sqrt{3}})\big)\Big)\bigg\rvert_{-4R}^{-R} \)

que diverge al sustituir el \( -R \) dentro del logaritmo.

Saludos :)

Sí, diverge por el logaritmo.

Saludos