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Problema n° 3) Se lanza un cuerpo verticalmente hacia arriba, alcanzando una velocidad de 8 m/s al llegar a un tercio de su altura máxima.

a) ¿Qué altura máxima alcanzará?.

b) ¿Cuál es su velocidad inicial?.

c) ¿Cuál es la velocidad media durante el primer segundo del movimiento?.

Usar g = 10 m/s ².

Desarrollo

Datos:

v0 = 8 m/s

h = 1/3.h máx m

t = 1 s

Ecuaciones:

(1) vf = v0 + g.t

(2) y = v0.t + g.t ²/2

(3) vf ² - v0 ² = 2.g.h

a) Para la altura máxima vf = 0, de la ecuación (3):

-v0 ² = 2.g.h
h máx = -v0 ²/(2.g)
h máx = -(8 m/s) ²/[2.(-10 m/s ²)]
h máx = 3,2 m (corresponde a 2/3 de la altura total).

Luego la altura total es:

hT = 3,2 m + 3,2 m/2
h = 4,8 m

b) Mediante la ecuación (3):

v0 ² = -2.g.h
v0 ² = -2.(-10 m/s ²).(4,8 m)
v0 = 9,8 m/s

c) Primero calculamos el tiempo total con la ecuación (1) y para vf = 0:

t = -v0/g
t = -(9,8 m/s)/(-10 m/s ²)
t = 0,98 s

Con éste resultado observamos que el tiempo empleado en alcanzar la altura máxima desde el suelo es inferior a 1 s, por lo tanto no podemos responder al punto (c).



Problema n° 2) Un niño dispara una piedra con una honda, verticalmente hacia arriba, desde la planta baja de un edificio. Un amigo ubicado en el piso 7 (21 m), ve pasar la piedra con una velocidad de 3 m/s. Calcular:

a) ¿A qué altura llega la piedra respecto del suelo?.

b) ¿Qué velocidad tendrá la piedra al segundo de haber sido lanzada?.

c) ¿Cuánto tardará en llegar desde el 7° piso a la altura máxima?.

Usar g = 10 m/s ².

Desarrollo

Datos:

v0 = 3 m/s

h = 21 m

t = 1 s

Ecuaciones:

(1) vf = v0 + g.t

(2) y = v0.t + g.t ²/2

(3) vf ² - v0 ² = 2.g.h

a) Para la altura máxima vf = 0, de la ecuación (3):

-v0 ² = 2.g.h
h máx = -v0 ²/(2.g)
h máx = -(3 m/s) ²/[2.(-10 m/s ²)]
h máx = 0,45 m

Luego la altura total es:

hT = 21 m + 0,45 m
h = 21,45 m

b) Para esto calculamos primero la velocidad inicial mediante la ecuación (3):

v0 ² = -2.g.h
v0 ² = -2.(-10 m/s ²).(21,45 m)
v0 = 20,71 m/s

Con éste dato y la ecuación (1):

vf = 20,71 m/s + (-10 m/s ²).(1 s)
vf = 10,71 m/s

c) De la ecuación (1) y para vf = 0:

t = -v0/g
t = -(3 m/s)/(-10 m/s ²)
t = 0,3 s

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