E4.9.- El sistema en la figura consiste de un cilindro (100kg) y de una placa triangular equilátera (20 kg); ambos están articulados en el centro de masa C1 del cilindro. Los otros dos vértices de la placa están conectados a resortes; el izquierdo () permanece vertical en la ranura (el resorte se muestra en la posición inicial). Los alargamientos iniciales de los dos resortes (en la posición mostrada) son 0.2 para y 0.04 m para . Los módulos son 40 N/m para y 10 N/m para . Si el sistema se suelta desde el reposo en la posición mostrada, encuentre la velocidad de C1 cuando el vértice B alcanza su punto más bajo en la ranura. Considere que hay suficiente fricción para impedir que resbale sobre el plano. El momento de inercia de una placa triangular equilátera de lado "s" respecto al eje ZC es .

Figura P4-9

Solución

Como las fuerzas que producen trabajo en el sistema son conservativas, la energía mecánica se conserva

1).-Grafico de su posición inicial y final:

(a)

Figura P4-9a

Para el resorte S1 (ver figura P4-9b):

Para el resorte S2:

Figura P4-9b

2).- Por conservación de la energía mecánica en el sistema:

(Ver figura P4-9a, centro instantáneo Ci 2)

Luego:

rad/seg (Antihorario)

Luego la velocidad de C1 en la posición final, es:

(m/seg)


 

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