Differential equations applied to the pendulum with time-dependent mass: study of mass with exponential and polynomial variation
DOI:
https://doi.org/10.35819/remat2021v7i1id4164Keywords:
Damping, Bessel Equation, Substitution of VariablesAbstract
Differential equations are one of the contents that are applied in several areas. In Physics, one of the applications is the simple pendulum that has oscillation independent of the mass, when it is constant. However, when the mass is no-constant, the variation of linear momentum must be rewritten. In this work, two types of variable mass are proposed, as an exponential function and in terms of the time variable powers. In cases of gain of mass in the exponential variation, there is damping that is shown by the graphs of their solutions. When the mass is written in terms of powers, after substitution of variables, the problem is modeled by the Bessel Equation which has a dependent order of the power used in the mass function. At the end, the participation of the mass in the damping was verified and the analyzed problems are shown as applications that enrich the differential equations study field.
Downloads
References
AGUIAR, V.; GUEDES, I. Osciladores harmônicos amortecidos dependentes do tempo. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 35, n. 4, p. 1-9, out./dez. 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.1590/S1806-11172013000400011.
BOYCE, William; DIPRIMA, Richard. Equações Diferenciais Elementares e Problemas de Valores de Contorno. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2006.
Caccamo, M. T.; Magazù, S. Variable mass pendulum behaviour processed by wavelet analysis. European Journal of Physics. v. 38, n. 1, p. 1-9, 30 nov. 2016. DOI: https://doi.org/10.1088/0143-0807/38/1/015804.
ÇENGEL, Yunus; PALM III, William. Equações Diferenciais. 1. ed. Nova Iorque: MCGRAW HILL, 2014.
CORREA, Eberth; ORTIZ, J. S. Espinoza; VALÉRIO, Mauro; DUTRA, Jomhara. Oscilador harmônico com massa variável e a segunda lei de Newton. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 33, n. 4, p. 1-9, out./dez. 2011. DOI: https://doi.org/10.1590/S1806-11172011000400007.
LENSKI, Richard. Dynamics of interactions between bacteria and virulent bacteriophage. In: Advances in microbial ecology. Boston: Springer, 1988.
LINDE, Andrei. Inflationary cosmology. Physics Reports, v. 333, p. 575-591, ago. 2000. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-74353-8_1.
NASCIMENTO, J. P. G.; GUEDES, I. Osciladores clássicos com massa dependente da posição. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 36, n. 4, p. 1-6, out./dez. 2014. DOI: http://dx.doi.org/10.1590/S1806-11172014000400009.
ROMEO, F. A simple model of energy expenditure in human locomotion. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 31, n. 4, p. 1-5, dez. 2009. DOI: https://doi.org/10.1590/S1806-11172009000400008.
SALAMANGA, Marcin. An Application of the Harmonic Oscillator Model to Verify Dunning’s Theory of the Economic Growth. Statistika: Statistics and Economy Journal, Prague, v. 93, n. 3, p. 56-69, set. 2013.
SILVA, Adilson Costa da; HELAYËL NETO, José Abdalla. Simulador de Oscilações Mecânicas. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 38, n. 3, p. 1-14, 7 jun. 2016. DOI: https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2016-0042.
THORNTON, Stephen T.; MARION, Jerry N. Dinâmica Clássica de sistemas e partículas. Tradução da 5ª edição norte-americana. São Paulo: Cengage Learning, 2014.
ZILL, Dennis. Equações Diferenciais com aplicações em modelagem. 3. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2016.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2021 REMAT: Revista Eletrônica da Matemática

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Os autores detêm os direitos autorais dos artigos publicados e concedem à REMAT o direito de primeira publicação e distribuição de partes ou do trabalho como um todo com o objetivo de promover a revista. Os autores são autorizados a distribuir a versão publicada do artigo, como por exemplo em repositórios institucionais, desde que façam menção de publicação inicial nesta revista a partir da disponibilização do DOI do artigo.
Os artigos são publicados sob a licença Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0). Isso permite que o conteúdo seja utilizado para criação de novos trabalhos, tanto para fins comerciais quanto não comerciais, desde que seja feita a devida atribuição ao autor original, conforme especificado na licença.
Última atualização: 07/02/2025, 19:22.

























