¿Por qué un proyectil tarda tanto en llegar a su vértice como lo hace en golpear el suelo?

Question

Me preguntó una vez la siguiente pregunta de un estudiante, yo era la tutoría; y estaba perplejo por:

Cuando uno tira una piedra ¿por qué toma la misma cantidad de tiempo que una piedra a subir a su punto máximo y luego hacia abajo a la tierra?

• Uno podría decir que esta es una observación experimental; después de que uno podría imaginar, hipotéticamente, donde este no es el caso.

• Uno podría decir que la curva que la piedra se describe es una parábola; y las dos mitades son simétricas alrededor de la perpendicular de la línea a través de su ápice. Pero sin duda la descripción del movimiento de un proyectil como una parábola fue el resultado de la observación; y aunque se mueve a lo largo de una parábola, es posible que (poner observación de lado) se mueven a lo largo de ella con su descenso a velocidad diferente de su ascenso; o diferentes; y esto, en parte, conduce a la observación o se justifica por la Newtons descripción de el tiempo fluye en forma ecuánime en todas partes.

• Es debido a la naturaleza de la fuerza. Es independiente del movimiento de la piedra.

Yo prefiero la última explicación - pero ¿es cierto? Y es esta la mejor explicación?

Answer 1

Yo diría que es el resultado de la simetría de inversión de tiempo. Si considera el proyectil en el vértice de su trayectoria, todo lo que cambia en la inversión del tiempo es la dirección de la componente horizontal del movimiento. Esto significa que la trayectoria de la partícula para llegar a ese punto y su trayectoria después de ese punto debe ser idéntica aparte de una inversión de espejo.

Answer 2

Consideraría que, dado que la aceleración es un vector constante que apunta hacia abajo, el tiempo que tarda el componente descendente de los proyectiles en acelerar de V (inicial) a 0 sería el mismo que el tiempo que se tarda en acelerar el objeto de 0 a V (final)

Answer 3

Creo que es porque ambas mitades de la trayectoria de un proyectil son simétricas en todos los aspectos. El proyectil que va de su posición de vértice al suelo es solo la versión invertida en el tiempo del proyectil que va desde su posición inicial a la posición de vértice.

Answer 4

Un montón de cosas, de mantener a conseguir que la simetría. Usted tiene el descuido de la resistencia del aire. Usted tiene que tirar de él hacia arriba, o de la tierra tiene que ser a la misma altura que el suelo más de aquí. Usted tiene a través de ella lentamente suficiente de que se trata de vuelta abajo (cuidado con la velocidad de escape)

Pero si usted tiene que, a continuación, la explicación más simple en el caso más simple es que la aceleración es constante. Por lo que seguir adelante hasta que tienen un cero (vertical) la velocidad que lleva tiempo $v_0/g$, durante el cual viaja hasta una cierta distancia. En el camino hacia abajo, la aceleración es aún constante, por lo que ahora la velocidad se hace más abajo a lo largo del tiempo, pero que sólo lo hace el tiempo de marcha atrás (cuando se mira en la componente vertical solo) por lo que toma una cantidad de tiempo igual.

Si usted quiere tirar suficientemente alto como para que la aceleración comienza a variar, una energía argumento es más rápido, aunque se puede estudiar la cinemática en el camino de vuelta hacia abajo como el tiempo inverso (ganando tanto como usted perdió antes de que, en tanto tiempo, ir tan lejos, etc.).

Answer 5

Preguntar "por Qué" de la física a menudo se lleva a cabo de la física y en la filosofía. ¿Por qué hay luz? Porque Dios lo dijo. La física sólo responde a las preguntas acerca de cómo el universo se comporta y cómo describir ese comportamiento. Si un por qué pregunta puede ser contestada con la física, la respuesta es "porque se desprende de una ley de la física." Una ley es sólo una descripción matemática del comportamiento que ha sido verificado con los experimentos.

En este caso, la respuesta se desprende de $F = ma$. Si $a$ es constante, esto conduce a $x = 1/2at^2 + v_0t + x_0$. Dado que usted es una física tutor, usted puede configurar el nivel inicial y final de las condiciones y resolver para t.

Esto puede dar lugar a más preguntas. ¿Por qué es $F = ma$? ¿Por qué existe la gravedad? Podría recurrir a la filosofía, o se podría decir "no lo sé. Sin embargo, los experimentos muestran que funciona de esta manera."

Por qué preguntas son por lo general las cosas que no están familiarizados. Un niño pregunta "¿por Qué existe la gravedad?" Un estudiante de la escuela secundaria es más probable que preguntar "¿por Qué es $F = ma$?" Él no puede saber la respuesta a la primera pregunta, pero él se ha acostumbrado a ella.

Así que la forma de respuesta $F = ma$ preguntas es mostrar cómo se aplica a situaciones familiares. Esta es la razón por la física de la escuela secundaria está llena de fotos de resortes y cuerdas y poleas.