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Fisica 1° · 2024
Libro de Física 1 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

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Ecuaciones vectoriales de posición y velocidad en el tiro parabólico

📄 ejercicios fisica 🎓 bachillerato · 1° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español
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Respuesta rápida

a) r(t) = (32,2 t) î + (7,44 t − 4,9 t²) ĵ. b) V_Ronaldo = 32,2 î + (7,44 − 9,8 t) ĵ; V_Messi = 25,7 î + (5,94 − 9,8 t) ĵ (m/s).

📚 exercise fisica ⭐⭐⭐ Dificultad 3/5 ⏱ 4 min lectura

Solución — Página 34

Fisica 1° · 2024

1
Ejercicio 1

Se pide: a) la ecuación vectorial posición para Cristiano Ronaldo, y b) la ecuación vectorial de la velocidad en dos dimensiones para ambos jugadores, con θ = 13^\circ, v_{0,\text{Ronaldo}} = 119\,\text{km/h} y v_{0,\text{Messi}} = 95\,\text{km/h}.

a
Parte 1.a

Ecuación vectorial posición para Cristiano Ronaldo

  1. Convertir la velocidad a m/s: v_0 = 119\,\frac{\text{km}}{\text{h}} \times \frac{1000\,\text{m}}{1\,\text{km}} \times \frac{1\,\text{h}}{3600\,\text{s}} = \frac{119}{3{,}6} = 33{,}06\,\text{m/s}
  2. Descomponer el vector velocidad inicial: v_{0x} = v_0\cos 13^\circ = 33{,}06 \times 0{,}9744 = 32{,}21\,\text{m/s} v_{0y} = v_0\sin 13^\circ = 33{,}06 \times 0{,}2250 = 7{,}44\,\text{m/s}
  3. Ecuación vectorial posición (origen en el punto de lanzamiento): \vec{r}(t) = \vec{r}_0 + \vec{v}_0 t + \tfrac{1}{2}\vec{g}t^2
  4. Sustituir \vec{r}_0 = \vec{0}, \vec{v}_0 = 32{,}2\,\hat{i} + 7{,}44\,\hat{j} y \vec{g} = -9{,}8\,\hat{j}: \boxed{\vec{r}(t) = (32{,}2\,t)\,\hat{i} + \left(7{,}44\,t - 4{,}9\,t^{2}\right)\,\hat{j}}

Respuesta (componentes): x(t) = 32{,}2\,t, y(t) = 7{,}44\,t - 4{,}9\,t^{2} (m con t en s).

b
Parte 1.b

Ecuación vectorial de la velocidad para ambos jugadores

  1. Ecuación general: \vec{V}_f = \vec{V}_0 + \vec{g}\,t
  2. Convertir la velocidad de Messi: v_0 = \dfrac{95}{3{,}6} = 26{,}39\,\text{m/s}
  3. Componentes de Messi: v_{0x} = 26{,}39\cos13^\circ = 25{,}7\,\text{m/s}; v_{0y} = 26{,}39\sin13^\circ = 5{,}94\,\text{m/s}
  4. Sustituir en \vec{V}(t) = v_{0x}\,\hat{i} + (v_{0y} - gt)\,\hat{j}: \vec{V}_{\text{Ronaldo}}(t) = 32{,}2\,\hat{i} + (7{,}44 - 9{,}8\,t)\,\hat{j} \vec{V}_{\text{Messi}}(t) = 25{,}7\,\hat{i} + (5{,}94 - 9{,}8\,t)\,\hat{j}
Respuesta

En m/s, ​\vec{V}_{\text{Ronaldo}} = 32{,}2\,\hat{i} + (7{,}44 - 9{,}8t)\,\hat{j} y \vec{V}_{\text{Messi}} = 25{,}7\,\hat{i} + (5{,}94 - 9{,}8t)\,\hat{j}.

Contenido de la página

  • La ecuación vectorial posición para Cristiano Ronaldo.

[Recuadro para escribir la ecuación]

b) Determino la ecuación del movimiento de la velocidad de forma vectorial para el movimiento en dos dimensiones, para ambos jugadores.

Parámetro Valor
Ecuación \vec{Vf}=\vec{Vo}+\vec{g}*t
Ángulo de disparo Para un tiro libre aproximado de 13°
Velocidad de lanzamiento Ronaldo: 119 km/h; Messi: 95 km/h

Ejemplos resueltos

Convertir 119 km/h a m/s y hallar sus componentes con \theta=13^\circ.

v_0=119/3{,}6=33{,}06 m/s. v_{0x}=33{,}06\cos13^\circ=32{,}2 m/s; v_{0y}=33{,}06\sin13^\circ=7{,}44 m/s.

Tablas (2)

Parámetro Valor
Ecuación \vec{V}_f=\vec{V}_o+\vec{g}\,t
Ángulo de disparo Tiro libre aproximado de 13°
Velocidad de lanzamiento Ronaldo: 119 km/h; Messi: 95 km/h
Jugador v_0 (km/h) v_0 (m/s) v_{0x} (m/s) v_{0y} (m/s)
Ronaldo 119 33,06 32,2 7,44
Messi 95 26,39 25,7 5,94

Fórmulas y ecuaciones

\vec{V}_f=\vec{V}_o+\vec{g}\cdot t

\vec{r}(t)=\vec{v}_{0x}t\,\hat{i}+(v_{0y}t-\tfrac12 gt^{2})\,\hat{j}

v_{0x}=v_0\cos\theta, v_{0y}=v_0\sin\theta

1\,\text{km/h}=\frac{1}{3{,}6}\,\text{m/s}

\vec{r}(t)=\vec{r}_0+\vec{v}_0 t+\frac{1}{2}@@MATH_0@@t^{2}

\vec{V}_f=\vec{V}_0+\vec{g}\,t

\vec{r}(t)=(32{,}2t)\hat{i}@@MATH_0@@\hat{j}

\vec{V}@@MATH_0@@\text{Ronaldo}}(t)=32{,}2\hat{i}+(7{,}44-9{,}8t)\hat{j}

\vec{V}@@MATH_0@@\text{Messi}}(t)=25{,}7\hat{i}+(5{,}94-9{,}8t)\hat{j}

Glosario (5)

Ecuación vectorial de posición
Expresión $\vec{r}(t)=\vec{r}_0+\vec{v}_0t+\tfrac12\vec{g}t^2$ que da la ubicación de un cuerpo en cualquier instante.
Ecuación vectorial de velocidad
Relación $\vec{V}(t)=\vec{V}_0+\vec{g}t$ que indica la velocidad del cuerpo en función del tiempo con aceleración constante.
Tiro parabólico
Movimiento de un proyectil con velocidad inicial en un ángulo y aceleración vertical constante $\vec{g}$.
Ángulo de disparo
Ángulo de disparo
Ángulo que forma la velocidad inicial con la horizontal; aquí aproximadamente 13°.

Preguntas para practicar

¿Por qué la componente horizontal de la velocidad no cambia con el tiempo en este modelo?

Porque la única aceleración es la gravedad, dirigida verticalmente hacia abajo; no hay fuerzas horizontales (se desprecia el rozamiento), por lo que v_x permanece constante e igual a v₀ cos θ.

¿Qué jugador tarda más en alcanzar su altura máxima y por qué?

Messi, porque su velocidad vertical inicial (5,94 m/s) es menor que la de Ronaldo (7,44 m/s); como t_máx = v₀y/g, tarda ≈ 0,61 s frente a ≈ 0,76 s de Ronaldo. En realidad Ronaldo tarda más por mayor v₀y.

Temas y conceptos clave

Movimiento en dos dimensionesEcuación vectorial de posiciónEcuación vectorial de velocidadTiro parabólico aplicado al fútbolvector posiciónvector velocidadvector aceleración de la gravedadcomponentes rectangularesángulo de lanzamientotiro libre
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Figuras de la página (1)

Recuadro vacío con borde verde donde el estudiante debe escribir la ecuación vectorial de posición para Cristiano Ronaldo.
Figura 1 image

Preguntas que la gente también hace

¿Cómo se descompone la velocidad inicial en el movimiento parabólico?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Qué forma tiene la ecuación vectorial de velocidad con aceleración constante?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Cómo convertir km/h a m/s para resolver un problema de tiro parabólico?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
📌 Antes de leer esto
  • • Conversión de unidades de km/h a m/s
  • • Trigonometría básica: seno, coseno y tangente
  • • Vector gravedad y sus componentes
  • • Leyes de Newton para aceleración constante
Siguiente tema sugerido
Alcance y altura máxima del tiro parabólico a partir de las ecuaciones obtenidas
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 368 caracteres

e La ecuación vectorial posición para Cristiano Ronaldo.

b) Determino la ecuación del movimiento de la velocidad de forma vectorial para el movimiento en dos dimensiones, para ambos jugadores.

Parámetro Valor Ecuación Vf =Vo+get Angulo de disparo Para un tiro libre

aproximado de 13°

Velocidad de lanzamiento Ronaldo: 119 km/h

Messi: 95 km/h

Texto de Fisica | 33

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