Problema de Tiro Vertical (Física)

Un objeto se impulsa verticalmente con velocidad inicial hacia abajo desde una torre de 200m de altura. Durante el último medio segundo de su caída, el objeto recorre una distancia de 45m.

a) Determinar la velocidad inicial del objeto

b) Graficar y(t) y V(t)

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Respuesta

Martín, las ecuaciones que describen ese movimiento son:

y(t) = 200 - v_0 t - 4.9 t^2

v(t) = -v_0 - 9.8 t

Se que hay otras fórmulas más resumidas, pero no me las acuerdo, así que con esas 2 fórmulas veamos lo que podemos hacer.

Dice que los últimos 45 m los recorre en medio segundo, así que medio segundo antes de llegar al suelo, estaba en una posición y(t_1) = 45, usemos eso en las expresiones

$$\begin{align}&45 = 200 - v_0 t_1 - 4.9 t_1^2\\&\text{Y medio segundo después llegó al suelo, así que tenemos}\\&0 = 200-v_0(t_1+0.5) - 4.9 (t_1+0.5)^2\\&Desarrollo\ la\ segunda...\\&0 = 200-v_0t_1-0.5v_0 - 4.9 (t_1^2+2t_1+0.25)\\&0 = 200-v_0t_1-0.5v_0 - 4.9t_1^2-9.8t_1-1.225\\&0 = 198.775-v_0t_1-0.5v_0 - 4.9t_1^2-9.8t_1\\&\text{Ahora voy a usar la primer expresión, y le voy a restar la de recién (es un odo para intentar despejar algo)}\\&\text{O sea, las voy a juntar, para que quede más claro. Tenemos:}\\&45 = 200 - v_0 t_1 - 4.9 t_1^2\\&0 = 198.775-v_0t_1-0.5v_0 - 4.9t_1^2-9.8t_1\\&\text{Resto miembro a miembro}\\&45-0 = 200 - v_0 t_1 - 4.9 t_1^2 -(198.775-v_0t_1-0.5v_0 - 4.9t_1^2-9.8t_1)\\&45 = 1.225  +0.5v_0 +9.8t_1\\&\text{Lo que viene es pura matemática, ahora de la última expresión despejo }t_1\\&t_1=\frac{45-1.225}{0.5v_0} \text{        (recordando que 0.5=1/2, reacomodo)}\\&t_1=\frac{87.55}{v_0}\\&\text{Ahora reemplazo este valor de tiempo en la primer ecuación}\\&45 = 200 - v_0 (\frac{87.55}{v_0}) - 4.9 (\frac{87.55}{v_0})^2\\&45 = 200 - 87.55 - 4.9 (\frac{7665}{v_0^2})\\&-67.45=-\frac{37558.5}{v_0^2}\\&v_0=\sqrt{\frac{37558.5}{67.45}}\\&v_0=23.6\end{align}$$

O sea que se lanzó con una velocidad de 23.6 m/s hacia abajo

Salu2

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