Continuemos ahora con nuestro resorte para poder aplicar las ecuaciones de Euler-Lagrange, para obtener las ecuaciones de movimiento, y la trayectoria más óptima que puede seguir en una dimensión.
La coordenada generalizada para nuestro problema es aquella por donde se efectúa el movimiento, que corresponde al eje x, y ahora si podemos expresar el lagrangiano:
La energía cinética de la masa es T=12m˙x2 y la energía potencial corresponde a V=12kx2
L=12m˙x2−12kx2Calculamos las ecuaciones de Euler-Lagrange, podemos ver que en este caso no se van a hacer cero ninguna de las derivadas parciales respecto al lagrangiano:
ddt(∂L∂˙x)−∂L∂x=0
ddt(∂∂˙x(12m˙x2−12kx2))−∂∂x(12m˙x2−12kx2)
ddt(m˙x)+kx=0
m¨x+kx=0
Que si dividimos por m, llegamos a la ecuación diferencial del oscilador armónico unidimensional:
¨x+kmx=0
¨x+ω2x=0
La solución para está ecuación diferencial es:
x(t)=Asen(ωt+ϕ)
La solución corresponde efectivamente a la trayectoria que menos energía necesita para poderse efectuar, y cumple con las mismas condiciones que vimos con el formalismo de Newton.
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