La velocidad de una partícula que se mueve en el eje z viene dada por v = x ^ 2 + x, donde x en m y v en m / s. ¿Cuál es su posición en m, cuando su aceleración es de 30 m / s ^ 2?

Estoy escribiendo esta respuesta asumiendo que conoces los conceptos básicos del cálculo. Si no, entonces comentame.

Dada la velocidad v de una partícula en un instante, su aceleración a estará dada por a = dv / dt .

Creo que tendrá problemas aquí al tratar con el término dt . Pero ni siquiera lo necesitas.

a = dv / dt

Multiplica y divide el RHS con dx.

a = (dv / dx) * (dx / dt)

Pero dx / dt = v. Por lo tanto, ha logrado reemplazar dt con términos que conoce o puede encontrarlo fácilmente.

Por lo tanto, a = v * (dv / dx).

Ahora use la ecuación en la pregunta para reemplazar v con x.

a = (x ^ 2 + x) * d (x ^ 2 + x) / dx .

= (x ^ 2 + x) * (2x + 1)

cuando el valor de a es 30 m / sq. seg, puedes resolver la ecuación anterior para obtener x.

30 = 2x ^ 3 + 3x ^ 2 + x

(expandiendo la ecuación anterior)

es decir, 2x ^ 3 + 3x ^ 2 + x -30 = 0

Resuelve esta ecuación para obtener la posición de la partícula. Por golpe y prueba, puede obtener fácilmente que 2 satisfaga la ecuación.

Así que ahora puedes factorizar esta ecuación para

(x-2) (2x ^ 2 + 7x + 15) = 0.

Puede verificar que el discriminante del segundo factor es negativo, por lo que no obtendrá ninguna solución real. Por lo tanto, su única solución es x = 2m .

Como se muestra por ahí, obtenemos

Aceleración = 2 * x ^ 3 + 3 * x ^ 2 + x

Si resuelve la ecuación cúbica para x a una aceleración igual a 30, obtenemos x = 2

Entonces, si un cuerpo se mueve con su perfil de velocidad como se mencionó, estará en x = 2, cuando su aceleración sea 30, suponiendo unidades consistentes, por supuesto.

La pregunta se resuelve en la imagen a continuación:

Si no puede entender ninguna parte, ¡no dude en comentar!

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