Enunciado
Cálculo - Dennis G. Zill - Equações Diferenciais - Vol 1- Ed: 3º - Capítulo 5.Exercícios de Revisão - Ex. 17
Um peso de 0,125 kg é suspenso por uma mola cuja constante vale . O sistema inteiro é imerso em um fluido que oferece uma força de amortecimento numericamente igual à velocidade instantânea. Começando em , uma força externa igual a age no sistema. Determine a equação de movimento se o peso parte do repouso 2m abaixo da posição de equilíbrio.
Passo 1
Oii, tudo bem?
Quando uma força age no sistema, temos a seguinte equação:
E aqui temos:
(já que vai ser igual à velocidade instantânea)
Nossa equação então é:
Passo 2
Vamos resolver essa EDO agora...
Usando nossa equação auxiliar:
Encontramos:
A solução então é:
Passo 3
Vamos encontrar a solução particular agora. Vamos supor . Temos:
Substituindo, temos:
A solução particular então é:
Passo 4
A solução da EDO então tem essa forma aqui:
Agora, pela questão temos:
Vamos usar isso para descobrir :
E agora derivando:
E aí a solução é:
E agora terminamos! 😉