Forma elegante de resolver este problema

ciza

Imaginemos que tenemos una masa (m=1) sujeta a un muelle con constante elástica k, inicialmente en reposo sobre el que se aplica una fuerza periódica F durante medio periodo en sentido de elongación del muelle y no se aplica fuerza durante la otra mitad del periodo. Se considera que no hay rozamiento.

En principio, la solución del movimiento es 'sencilla' ya que puedes calcular las ec. diferenciales para el movimiento forzado y sin forzar. De este modo obtienes

Mov forzado: x(t) = C1 cos( sqrt(k) * t ) + C2 sin( sqrt(k) * t ) + F/ k
Mov libre: x(t) = C3 cos( sqrt(k) * t ) + C4 sin( sqrt(k) * t )

En principio, es fácil calcular la ecuación del movimiento bajo las condiciones de contorno: x (0) = 0; x' (0) = 0. Despues puedes calcular los nuevos coeficientes aplicando que x (T/2) y x' (T/2) son conocidas bajo la ecuación del movimiento entre [0,T/2] y de ese modo calculas los coeficientes del movimiento libre para [T/2, T]...

De este modo, de forma iterativa puedes ir obteniendo los distintos coeficientes hasta que se encuentre un tipo de relación periodica.

Esta ha sido la primera idea que se me ha ocurrido ante la definición del problema pero de algún modo me parece muy poco eficiente y costoso de resolver. Me imagino que hay algun tipo de solución elegante y sencilla que se me haya escapado.

Alguna idea?

B

#1 no entiendo que es lo que quieres calcular

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ciza

#2 el mejor método para calcular x (t) de forma analítica. Es decir, si quiero saber por ejemplo en qué estado estará el sistema dado el periodo T, la constante k y la fuerza F en un instante de tiempo cualquiera t.

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B

#3 pero si es iterativo no es analitico

1 respuesta
ciza

#4 por eso lo pregunto como se haría... de primeras, no se me ha ocurrido

1 respuesta
B

#5 si no te dan nada me da que no puedes eh xd

k=w2/m; T=2pi/w pero estas en las mismas porque irias por periodos

B

#1

Mucho me temo que la solucón que propones no es "válida" rigurosamente hablando, ya que en un sistema discontinuo (nonsmooth), la noción de solución clásica de una ecuación diferencial no es aplicable.

Si te interesan los sistemas nonsmooth, este tutorial de Jorgés Cortés está muy bien

https://arxiv.org/abs/0901.3583

2 respuestas
B

#7 otro compi de aquí, nekro creo que es su nick, también se beneficiaría de este tutorial. Que manía de los ingenieros de tener funciones no Lipschitz y no poder usar Picard... Con lo fácil y bonito que es simplificar hasta que sea \(C\infty \) todo... :p

ciza

#7 esta noche lo leo a ver

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