Diferencia entre revisiones de «La Catenaria Grupo 38»

Revisión del 20:00 1 dic 2023

La catenaria. Consideramos la curva plana dada por la parametrización en coordenadas cartesianas:

Se tiene la siguiente curva plana parametrizada en coordenadas cartesianas que representa una catenaria:
[math] γ(t) = (x(t),y(t)) = (t,cosh(t)), t∈(-1,1)[/math]

1 Dibujar la curva

Para dibujarla hacemos uso del software de programación y cálculo numérico Matlab/Octave.

1.1 Código

% Definir la parametrización
t = linspace(-1, 1, 1000);
x = t;
y = cosh(t);

% Dibujar la curva
figure;
plot(x, y, 'LineWidth', 2);
title('Curva parametrizada: \gamma(t) = (t, cosh(t))');
xlabel('x');
ylabel('y');
grid on;

[[Archivo Texto alternativo. ]]

2 Calcular los vectores velocidad y aceleración, y dibujarlos junto a la curva

2.1 Definición vector posición, velocidad y aceleración

El vector posición es aquel que va desde el origen del sistema de referencia hasta la posición de la partícula.
El vector velocidad es la derivada del vector de posición con respecto al tiempo.
El vector aceleración es la derivada del vector velocidad. El vector aceleración [math]γ′′(t)[/math] no tiene por que ser ortogonal a [math]γ′(t)[/math] en general. Pero sí lo es si la curva [math]γ(t)[/math] está parametrizada por longitud de arco (es decir, si [math]|γ|´(t)| = 1[/math])

[math]γ(t) = (x(t),y(t)) = (t,cosh(t))[/math]

[math] γ´(t) = x′(t)\vec i + y′(t)\vec j = 1\vec i +(sen(h)t)\vec j [/math]

[math] γ´´(t) = x′′(t)\vec i + y′′(t)\vec j = 0\vec i + (cosh(t))\vec j[/math]

2.2 Representación de los vectores

% Parámetros 
t = linspace(-1,1,20);
x = t;
y = cosh(t);

% Velocidad y aceleración 
V1 = ones(size(t));  % Initialize a vector of ones with the same size as t
V2 = sinh(t);
A1 = zeros(size(t));  % Initialize a vector of zeros with the same size as t
A2 = cosh(t);

% Gráfica 
figure
hold on
plot(x, y, 'r');
quiver(x, y, V1, V2, 1, "Color", "c");
quiver(x, y, A1, A2, 1, "color", "m");
axis equal
hold off;

% Centrado de la grafica en el origen de coordenadas
ax = gca;
ax.XAxisLocation = 'origin';
ax.YAxisLocation = 'origin';

% Labels
xlabel("x", "FontSize", 10);
ylabel("y", "FontSize", 10);