Angel "Java" Lopez en Blog

Publicado el 11 de Enero, 2015, 17:16

Anterior Post
Siguiente Post

Veamos hoy de presentar un ejemplo concreto y corto del tema tratado en el anterior post: tener un potencial que dependa de la posición y no de la velocidad.

Habíamos trabajado con una lagrangiana donde aparece el potencial restando:

Trabajemos con una sola partícula, viajando por una sola coordenada, en vez de un vector x con varias:

¿Qué potencial U podríamos usar? Bien, sea uno que cuando la partícula esté ubicada en el origen (x1 = 0), su potencial sea nulo. Y que cuando se desplace hacia los x1 positivos, o los x1 negativos, el potencial crezca de la misma manera (no importa si x1 es positivo o negativo, el potencial dependerá de su desplazamiento absoluto). Un potencial así puede ser:

Donde k es una constante positiva de proporcionalidad. Un potencial así es el del oscilador armónico:

http://en.wikipedia.org/wiki/Harmonic_oscillator

El lagrangiano completamente expresado en x1 es:

Aplicando las ecuaciones de Euler-Lagrange

Obtenemos:

O lo que es lo mismo:

Digamos que los x1 positivos estan "hacia la derecha" del punto de origen. Lo de arriba dice: si estamos a la derecha del punto de origen, hay un valor negativo –kx1 que se aplica a la variación en el tiempo del momento (masa por velocidad). Es decir, que este momento va a disminuir (considerando "velocidad hacia la derecha" como positiva). Si estamos con x1 a la izquierda del punto de origen, el momento tendrá una variación temporal positivo. Sea un entorno no relativista, donde la masa no cambia con el tiempo ni la velocidad, apliquemos el dt a la velocidad:

Tenemos que recordar que nos gustaría encontrar la solución de x1 en función del tiempo. Una solución posible es:

Nos quedamos con la parte real, y tomamos e elevado a la a como un parámetro libre que indica la posición al comienzo del tiempo:

Hemos resuelto la ecuación del movimiento.

Nos leemos!

Angel "Java" Lopez
http://www.ajlopez.com
http://twitter.com/ajlopez

Por ajlopez, en: Ciencia