Quiero comparar el tiempo que se tarda en deslizar una partícula en una curva hipocicloide sin fricción, por lo que el tiempo estaría dado por la longitud de arco dividida por la velocidad
Primero necesito calcular la longitud de arco de la curva hipocicloide, pero en general la longitud de arco viene dada por
Y por conservación de la energía, la velocidad está dada por
Sustituyendo en los resultados integrales
Resolver la integral indefinida da como resultado
Así que ahora simplemente sustituiría la función y correspondiente a la curva hipocicloide
¿Es correcto mi razonamiento?
Entonces, finalmente, para comparar tiempos, simplemente haría un gráfico de las funciones de tiempo correspondientes a la braquistócrona y la hipocicloide.
Tu razonamiento es casi perfecto. Solo un pequeño problema trivial que se puede solucionar fácilmente. Usted afirma que a partir de la conservación de la energía . Sin embargo, lo que realmente establece la conservación de la energía es que la energía potencial inicial es igual a la energía cinética más la energía potencial en un estado. Por eso, , dónde es la altura inicial. De esto, obtenemos que , dónde es una constante que depende de dónde configure su objeto para comenzar a rodar. Una vez se determina, usted tiene su fórmula para la velocidad. A partir de ahí, resuelves la integral para obtener una fórmula similar a la que tienes. Lo mejor que puede hacer desde aquí es hacer lo que indicó y sustituir la función por en términos de , o para escribir en términos de y sustituto. Si eliges la primera forma, obtienes una función de en términos de . Si haces la segunda manera, obtienes una función de en términos de . Ambas formas están bien, pero la primera es, con mucho, la forma más fácil de hacerlo. Cualquiera que sea la forma en que lo haga, cuando haya terminado, puede graficar o hacer un análisis funcional.