FICHA C1-P02

La rapidez media en una oscilación

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TipoSecundaria Dificultad Puntos5 pts Tiempo máx.10 min Media5 min Si no sabes la teoría+10 min Origen preguntaAdaptado Verificación soluciónMarkscheme oficial De fuente real
Material necesario — Cuadernillo de datos: no hace falta para este problema — rapidez media = distancia / tiempo es una fórmula que debes manejar de memoria en este nivel.
Prerrequisitos
  • Rapidez media = distancia total recorrida / tiempo empleado (distinta de la velocidad instantánea, que varía en cada punto del MAS)
  • En una oscilación completa de MAS, la partícula recorre un camino de ida y vuelta entre los dos extremos
  • Relación entre frecuencia y periodo: f = 1/T

Una partícula experimenta un movimiento armónico simple de amplitud x0 y frecuencia f. x0 = 5,0 cm f = 2,5 Hz

a Explica por qué, en una oscilación completa, la partícula recorre una distancia total de 4x0 (piensa en el recorrido: extremo → equilibrio → extremo opuesto → equilibrio → extremo inicial). [2]
b Deduce una expresión, en función de f y x0, para la rapidez media de la partícula durante una oscilación completa. [2]
c Calcula el valor numérico de esa rapidez media. [1]
Pistas progresivas
Teoría básica
  • Rapidez media = distancia total recorrida / tiempo transcurrido.
  • En una oscilación completa de MAS, la distancia total recorrida es 4x0 (dos idas y vueltas de x0 cada una entre el equilibrio y cada extremo).
  • f = 1/T.
Refuerzo
Libro — Oxford Physics 2023 — Topic C.1 Simple harmonic motion, rapidez media frente a velocidad instantánea.
Cuadernillo — No aplica en este problema — fórmulas de memoria en NM.
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Apartado a) — En una oscilación completa la partícula recorre: extremo → equilibrio → extremo opuesto (distancia 2x0), y luego extremo opuesto → equilibrio → extremo inicial (otra distancia 2x0). Distancia total = 2x0 + 2x0 = 4x0.
Apartado b) — Rapidez media = distancia / tiempo = 4x0/T = 4x0f (usando T = 1/f).
Apartado c) — Rapidez media = 4 × 0,050 × 2,5 = 0,50 m s⁻¹.