Ejemplo de la aplicación de las funciones vectoriales en la Ingeniería civil
EJEMPLO DE UN PROBLEMA DE CURVATURA EN CARRETERA
Un automovilista se desplaza por una carretera recta. En el instante t=0 llega a una rotonda la
cual recorre con una trayectoria f ̅(t)=(acost,asent,bt(2-t)); t Є [0,2]. En el instante t=2 sale de la
rotonda y vuelve a continuar por una carretera recta.
Calcule la curvatura máxima en la rotonda para t Є [0,2] ¿en qué punto ocurre?
k=|f ̅ '(t)×(f ) ̅''(t)|/|f ̅'(t)|^3
f ̅ '(t)=(-asent,acost,2b(1-t))→|f ̅ '(t)|=√(a^2+4b^2 (1-t)^2 )
f ̅(t)=(-acost,-asent,-2b) 1
f ̅ '(t)×(f ) ̅^''(t)=(-2abcost+2ab(1-t)sent,-2absent-2ab(1-t)cost,a^2)- |f ̅ '(t)×(f ) ̅''(t)|=a√(a^2+4b^2 (1+(1-t)^2 )
k(t)=(a√(a^2+4b^2 (1+(1-t)^2 ))/??(a?^2+4b^2 (1-t)^2)?^(3⁄2)
Sea Ψ(t)=a^2+4b^2 (1-t)^2 ⇒ Ψ^' (t)=-8b^2 (1-t)⇒en t=1 hay un punto crítico
Como Ψ^'' (t)=8b^2>0, en t=1 hay un mínimo de Ψ (t) y un máximo de k (t) pues son
inversamente proporcionales.
k(t)=√(a^2+4b^2 )/a^2 en el punto f ̅(1)=(acos1,bsen1,b)


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