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

introduce la descripción de la imagen aquí

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

Una barra metálica de masa $m$ se desliza sin fricción sobre dos rieles conductores paralelos separados por una distancia $l$. Se conecta un resistor $R$ a través de los rieles, y un campo magnético uniforme $B$, apuntando hacia la página, llena toda la región.

La fuerza sobre la barra es $F = \frac{B^2l^2v}{R}$ (hacia la izquierda).

Si la barra comienza con velocidad $v_0$ (hacia la derecha como en la figura) en el tiempo $t = 0$, y se deja deslizar, ¿cuál es su velocidad en un momento posterior $t$?

La solución correcta es:

$\frac{dv}{dt} = -\frac{B^2l^2v}{Rm} \Rightarrow v = v_0e^{-\frac{B^2l^2t}{Rm}}$

Pero mi solución inicial fue: $v = v_0 - \frac{B^2l^2vt}{Rm} \Rightarrow v = \frac{v_0}{1+\frac{B^2l^2t}{Rm}}$

Creo que la fórmula $v = v_0 + at$ sólo es válida cuando la aceleración es constante. Ahí es donde está mi error. ¿Verdad?

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Casper Fabricius Puntos 601

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

Puedes leer más aquí para entender por qué es así. Simplemente, es debido a nuestra suposición de aceleración constante que obtenemos el resultado que estás utilizando, de lo contrario obtendrías una ecuación diferencial.

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

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

Puedes hacer esto escribiendo tu aceleración como

dV/dt

Dado que es la tasa de cambio de la velocidad. Terminarás con una ecuación diferencial bastante simple y al tomar el antilogaritmo en ambos lados, obtendrás tu respuesta.

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