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Movimiento de proyectiles, significado poco claro de una ecuación final

Las ecuaciones del movimiento del proyectil son

$$\begin{cases} x(t) = v_0t\cos\alpha \\ y(t) = y_0 + v_o t\sin\alpha - \frac{1}{2}gt^2 \end{cases}$$

Ahora bien, si obtenemos $t$ del primero y lo sustituimos en el segundo, y lo resolvemos para $x$ obtenemos una ecuación de segundo grado

$$\frac{g}{2v_0^2\cos^2\alpha} x^2 - x \tan\alpha +y - y_0 = 0$$

Es decir, suponiendo que $y_0 = 0$ para simplificar

$$x = \frac{\tan\alpha \pm \sqrt{\tan^2\alpha - \frac{2 g y}{v_0^2\cos^2\alpha}}}{\frac{g}{v_0^2\cos^2\alpha}}$$

Ahora esta ecuación tiene sentido si

$$\tan^2\alpha \geq \frac{2gy}{v_0^2\cos^2\alpha}$$

Y aquí estamos.

Me pregunto por el significado físico de esta condición.

Por ejemplo, puedo resolver esta desigualdad tanto para $v_0$ , para $y$ o para $\alpha$ .

Si por ejemplo lo resuelvo para $\alpha$ Debería escribir la tangente como el cociente entre el seno y el coseno, y entonces el cuadrado del coseno se cancela con el otro.

¿Pierdo algunos datos al hacer esto?

O también: resolver esto para $v_0$ me da

$$v_0 \geq \sqrt{\frac{2gy}{\sin^2\alpha}}$$

¿Qué significa físicamente esta solución?

¿Quizás quieran decir que " $v_0$ necesita para mí mayor que ese valor para tener un problema físico significativo?"

Intenté utilizar algunos números, por ejemplo para obtener $\alpha$ y tengo un error porque el arcoseno de un número mayor que $1$ no existe.

Utilizando $y = 3.8$ m, $v_0 = 6.7$ m/s tengo

$$\alpha \geq \arcsin(1.288)$$

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Bemmu Puntos 108

El significado de esta condición es que hay una altitud máxima que la masa puede alcanzar . Lo que has hecho es tomar la ecuación de la forma de la trayectoria del proyectil

$$y=y\left(x\right)$$

que es una parábola, y la has invertido

$$x=x\left(y\right)$$

Está claro que para $y\geq y_{\rm max}$ la última ecuación es indefinida. Esto se ilustra en la siguiente imagen

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Además, resolver su condición de $y$ te consigue

$$y_{\rm max}=\frac{v_{0}^{2}\sin^{2}\alpha}{2g}$$

que es efectivamente esa altura máxima. Puedes comprobarlo utilizando la conservación de la energía

$$\frac{1}{2}mv_{0}^2=\frac{1}{2}mv_{0}^{2}\cos^{2}\alpha+mgy_{\rm max}$$

Nótese que en la parte superior de la trayectoria sólo la componente horizontal de la velocidad no desaparece, y su valor es $v_{\rm top}=v_{0}\cos\alpha$ .

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