martes, 18 de agosto de 2020

Física UBA XXI Guía 4.2. Cinemática

2. Un automóvil de prueba viaja en línea recta a lo largo del eje x. La gráfica indica la posición x del automóvil en función del tiempo. Obtenga la velocidad instantánea en cada uno de los puntos A a F.

 


 

Tramo I ( t < 3 seg)

 

Ecuación horaria del desplazamiento

x = xo + v t

 

donde

x = posición final = 40 m

xo = posición inicial = 20 m

v = velocidad

t = 3 seg

 

reemplazando y despejando v

v = ( x – xo) / t = (40 m – 20 m) / 3 seg = 6,70 m/s  ------------- VA y VB

 

Tramo II ( 3 seg < t < 5 seg)

 

Ecuación horaria del desplazamiento

x = xo + v (t – 3seg)

 

donde

x = posición final = 40 m

xo = posición inicial = 40 m

v = velocidad

t = tiempo = 5 seg

 

reemplazando y despejando v

v = ( x – xo) / (t – 3 seg) = (40 m – 40 m) / (5seg – 3seg) = 0  ------------- VC

 

Tramo III ( 5 seg < t < 9 seg)

 

Ecuación horaria del desplazamiento y velocidad

x = xo + vo (t – 5 seg)  + 1 /2 a (t – 5 seg)2 

v = vo + a (t – 5 seg)

 

donde

x = posición en t

xo = posición inicial = 40 m

vo = velocidad inicial  

a = aceleración

v = velocidad en t

t = tiempo

 

reemplazando  en  t = 6 seg y x = 0

0 = 40 m + vo (6 seg – 5 seg) + 1/ 2 a (6 seg – 5 seg)2

 

Despejando a

a = (- 40 m  - vo 1 seg ) * 2 / 1 seg2   = - 80 m/s2  - 2/seg  vo 

 

reemplazando en t = 9 seg y x = 0

0 = 40 m + vo (9 seg – 5 seg) + 1/ 2 a (9 seg – 5 seg)2

 

Despejando a

a = (- 40 m  - vo 4 seg ) * 2 / 16 seg2   = - 5m/s2 – 0,5/s  vo

 

igualando

 80 m /s2   + 2/ s  vo = 5 m/ s2  + 0,5/s vo

 

Despejando vo

vo = - 75 m/ s2  / 1,5/s  = - 50 m/s

 

reemplazando  en a

a =  - 80 m/s2  - 2/s  (-50 m/s) = 20 m/s2

 

reemplazando en la ecuación horaria de la velocidad

v = - 50 m/s + 20 m/s2 t

 

D (t = 5,5 seg)  ------------- v = - 50 m/s  + 20 m/seg2  (5,5 seg  - 5 seg) = - 40  m/seg  ----------- VD

E (t = 6 seg)  ---------------- v = - 50 m/s  + 20 m/seg2    (6 seg  - 5 seg) = - 30  m/seg  ----------- VE

F (t = 7,5 seg)  -------------- v = - 50 m/s  + 20 m/seg2    (7,5 seg  - 5 seg) = 0  m/seg  ----------- VF

 

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