7.2
Una línea de alta tensión colgando entre dos torres de transmisión abarca un espacio de 40 metros con una caída vertical significativa de 10 metros debido a la expansión térmica.
El objetivo es encontrar la longitud exacta de la línea eléctrica necesaria para conectar estos puntos de forma segura.
Los ingenieros modelan esto usando una catenaria, la curva natural de un cable colgante descrita matemáticamente por la función coseno hiperbólico.
Esta curva se controla mediante un parámetro a, que relaciona el peso por metro del cable con la tensión horizontal. Para esta instalación específica, se asume que el valor del parámetro a es de 20 metros.
Para encontrar la longitud exacta, el cálculo utiliza la función de longitud de arco. Aquí, la derivada de la catenaria da la sinusoidea hiperbólica.
Una identidad estándar que involucra funciones hiperbólicas simplifica aún más la expresión eliminando la raíz cuadrada.
La integral del coseno hiperbólico resultante es simplemente el seno hiperbólico. Evaluar la función seno hiperbólica en los límites de -veinte a veinte positivo da una longitud total de aproximadamente 47 metros.
Una línea eléctrica de alta tensión recorre una distancia horizontal de 40 m entre dos torres de transmisión, lo que resulta en una flecha de 10 m deb…
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