¿Cuál es v(t)v(t)v(t) en un riel conductor deslizante en un campo magnético?

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Este es el problema 7.7c de David J. Griffiths - Introducción a la electrodinámica.

Una barra de metal de masa metro se desliza sin fricción sobre dos rieles conductores paralelos una distancia yo aparte. una resistencia R está conectado a través de los rieles, y un campo magnético uniforme B , apuntando a la página, llena toda la región.

La fuerza sobre la barra es F = B 2 yo 2 v R (A la izquierda).

Si la barra comienza con velocidad v 0 (a la derecha como en la figura) en el momento t = 0 , y se deja deslizar, ¿cuál es su velocidad en un momento posterior? t ?

La solución correcta es:

d v d t = B 2 yo 2 v R metro v = v 0 mi B 2 yo 2 t R metro

Pero mi solución inicial fue: v = v 0 B 2 yo 2 v t R metro v = v 0 1 + B 2 yo 2 t R metro

Creo que la fórmula v = v 0 + a t sólo es válido cuando la aceleración es constante. Ahí es donde radica mi error. ¿Bien?

Sí, esa fórmula es válida solo para aceleración constante.

Respuestas (1)

La fórmula que estás usando solo es válida cuando la aceleración del cuerpo es constante.

Puedes leer más aquí para entender por qué esto es así. En pocas palabras, debido a nuestra suposición de aceleración constante, terminamos con el resultado que está usando; de lo contrario, obtendrá una ecuación diferencial.

En esta pregunta, la fuerza sigue cambiando, por lo tanto, la aceleración también sigue cambiando.

Para obtener la respuesta correcta como se menciona en el libro, debe escribir una ecuación diferencial para la velocidad.

Puedes hacer esto escribiendo tu aceleración como

dV/dt

Como es la tasa de cambio de la velocidad, terminará con una ecuación diferencial bastante simple y al tomar el antilogaritmo en ambos lados obtendrá su respuesta.