Determinar
la lagrangiana y las ecuaciones del movimiento del sistema representado
en la figura adjunta y en el que la varilla de longitud l tiene
masa despreciable, la masa pendular y el bloque tienen la misma
masa m y el muelle, de inercia despreciable, una constante de
recuperación de valor k. El muelle, en reposo tiene una
longitud a.
RESPUESTA 9
Para simplificar el problema vamos a suponer que el movimiento
es plano; de ese modo, las coordenadas necesarias para describir
la posición del sistema serán dos; una de ellas
el ángulo que marca la separación del sistema de
la vertical, que denotaremos por y la otra la distancia x del
centro del bloque al punto a marcado sobre la varilla.
La energía cinética del sistema vendrá dada
por :

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y escribiendo
los valores en función de las coordenadas generalizadas.
Para x1:

Para x2 :
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y de ahí :

Con todo lo anterior podemos poner :

Para obtener la energía potencial hemos de considerar el campo
gravitatorio y la energía debida al muelle:

La lagrangiana del sistema será:

y podemos poner. Para la coordenada angular :


y para la coordenada lineal:

Las ecuaciones del movimiento serán entonces :
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