jueves, 16 de agosto de 2018

Cinemática - 1 Cinemática en una dimensión – MRUV 11


MRUV 11. Un auto viaja por una ruta a 20 m/s cuando observa un obstáculo delante de él a 50 m.

a. ¿Cómo deben ser los sentidos de los vectores aceleración y velocidad para que el auto frene?

Los vectores velocidad y aceleración deben tener sentidos opuestos.

b. ¿Cuál es la desaceleración mínima que debe imprimirse al automóvil para no chocar con el obstáculo?

Ecuaciones horarias
x =  x0 + v0 * t + ½ a *
v = v0 + a* t

donde
x = posición final = 50 m
x0 = posición inicial = 0 m
t0 = tiempo inicial = 0 s
v0 = velocidad inicial = 20 m/s
a = aceleración
v = velocidad final = 0 m/s (se detiene)

reemplazando por los datos
50 m  = 20 m/s * t + ½ *a *    < ------- ecuación horaria de posición
0 m/s  = 20 m/s + a * t < ------ ecuación horaria de velocidad

Despejando t de la ecuación de la velocidad
t = - 20 m/s / a

reemplazando en la ecuación de la posición
50 m  = - (20 m/s)2 / a  + ½ * (-20 m/s)2 / a  = - ½ (20 m/s)2 / a

Despejando a
a = - ½ (20 m/s)2 / 50 m = - 4 m/s2  < ------- desaceleración mínima


c.  Idem que (b) teniendo en cuenta que el tiempo de respuesta del chofer es 0,3 segundos.

Ecuaciones horarias
x =  x0 + v0 * tc + ½ ac * tc²
v = v0 + ac * tc

donde
x = posición final = 50 m
x0 = posición inicial (0,3 s después) = v0 * t0 = 20 m/s * 0,3 s = 6 m
t0 = tiempo inicial = 0,3 s
v0 = velocidad inicial = 20 m/s
ac = aceleración del item c
v = velocidad final = 0 m/s (se detiene)

reemplazando por los datos
50 m  = 6 m + 20 m/s * (tc – 0,3s)  + ½ * ac * (tc - 0,3s)²   < ------- ecuación horaria de posición
0 m/s  = 20 m/s + ac * (tc - 0,3s) < ------ ecuación horaria de velocidad

Despejando tc de la ecuación de la velocidad
tc = - 20 m/s / ac + 0,3s

reemplazando en la ecuación de la posición
50 m  = 6 m + 20 m/s * (- 20 m/s / ac + 0,3s – 0,3s)  + ½ * ac (-20 m/s /ac +0,3s – 0,3s )2   

Despejando a
ac = - ½ (20 m/s)2 / (50 m – 6m) = - 4,54 m/s2  < ------- desaceleración mínima

d. Muestre la situación calculada en (b) y (c) en un gráfico posición vs. tiempo.

xb 20 m/s * t + ½ * (- 4 m/s) * t²   
xc  = 6 m + 20 m/s * (tc – 0,3s)  + ½ * (- 4,54 m/s2) * (tc - 0,3s)²   





5 comentarios:

  1. Excelente blog!!! agradecimientos totales

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  2. hola que tal , no entendi como hiciste para despejar la aceleracion del punto c

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  3. Es el mismo método que el el punto b
    Como tardó 0,3 s en reaccionar, el auto siguió avanzando antes de apretar el freno ( 20 m/s * 0,3 s = 6 m)

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  4. Hola, por favor no logro darme cuenta el desarrollo del punto b, hasta el el reemplazo de t =-20m/s hasta ahi si, luego.. ¿como lo cancelo?

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  5. 50 m = 20 m/s * t + ½ *a * t^2

    reemplazando t = - 20m/s / a
    50 m = 20 m/s * ( -20 m/s/a) + 1/2 * a ( -20 m/s /a)^2
    50 m = - 20 m/s * 20 m/s /a + 1/ 2 * a * ( - 20 m/s)^2 / a^2
    50 m = - (20 m/s)^2 / a + 1/2 * (-20 m/s)^2 /a
    50 m = - 400 m²/s² / a + 200 m²/s² / a = - 200 m²/s² / a
    a = - 200 m²/s² / 50 m = - 4 /s²

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