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Fisica 3° · 2024
Libro de Física 3 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

236/273

Una confusión cotidiana (Kafka): ¿podrían las matemáticas evitar el malentendido?

📄 ejercicios fisica 🎓 bachillerato · 3° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español
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Respuesta rápida

Sí. Con v = d/t y la ecuación t_m = (d + v_A t_A - v_B t_B)/(v_A+v_B), A y B podían fijar hora y punto exactos de encuentro (el día 2, a ≈54,5 min y cerca de la casa de A) y evitar la confusión.

📚 exercise fisica ⭐⭐⭐ Dificultad 3/5 ⏱ 6 min lectura

Solución — Página 236

Fisica 3° · 2024

1
Ejercicio 1

¿Los personajes (A y B) podrían haber usado las matemáticas para evitar la confusión?

a
Parte 1.a

Modelar el trayecto con cinemática

El trayecto entre la casa de A y el pueblo H tiene una distancia d fija. En el viaje de ida (casa de A \rightarrow H), la posición de A respecto de su casa es

x_A(t) = v_A\,(t - t_A),

y en el viaje de vuelta (H \rightarrow casa de A), la posición de B, que parte de H a la distancia d es

x_B(t) = d - v_B\,(t - t_B),

donde t_A y t_B son las horas de salida de A y de B, medidas en un mismo reloj (referencia común).

La velocidad media es la distancia recorrida entre el tiempo empleado: v = \dfrac{d}{t}. El primer día, A hizo el viaje en 10 \, \text{min}: v_{A1} = \dfrac{d}{10\,\text{min}}. El segundo día tardó 10 \, \text{h} = 600 \, \text{min}, es decir

v_{A2} = \frac{d}{600\,\text{min}} = \frac{1}{60}\, v_{A1}.

Asume A que "las circunstancias son precisamente las de la víspera", pero la velocidad disminuyó 60 veces: ahí está el error no cuantificado del personaje.

b
Parte 1.b

Hora y lugar del cruce

Se cruzan cuando x_A(t_m) = x_B(t_m):

v_A(t_m - t_A) = d - v_B(t_m - t_B).

Despejando t_m:

t_m\,(v_A + v_B) = d + v_A t_A - v_B t_B \quad\Longrightarrow\quad t_m = \frac{d + v_A t_A - v_B t_B}{v_A + v_B},

y el lugar del cruce es

x_m = v_A\,(t_m - t_A).

Día 1 (t_A = t_B = 0, v_{A1} = v_B = \dfrac{d}{10\,\text{min}}):

t_m = \frac{d}{\frac{d}{10}+\frac{d}{10}} = 5\,\text{min}, \qquad x_m = \frac{d}{10\,\text{min}}\times 5\,\text{min} = \frac{d}{2}.

Se encontraron en el punto medio, a 5 minutos de salida: coincidencia perfecta.

Día 2: B mantiene v_B = \dfrac{d}{10\,\text{min}}, pero A viaja a v_{A2} = \dfrac{d}{600\,\text{min}}. Si B hubiera salido de H en el mismo instante en que A salió de su casa (t_A = t_B = 0):

t_m = \frac{d}{\frac{d}{600\,\text{min}}+\frac{d}{10\,\text{min}}} = \frac{1}{\frac{1}{600}+\frac{1}{60}}\,\text{min} = \frac{600}{11}\,\text{min} \approx 54{,}5\,\text{min},

x_m = \frac{d}{600\,\text{min}}\times 54{,}5\,\text{min} \approx 0{,}09\,d.

Es decir: B habría cruzado con A a poco más de 54 minutos de salir, muy cerca de la casa de A (a menos de un 10\% del camino). La matemática habría demostrado que esperar a que B llegue a H es inútil si A ya partió.

c
Parte 1.c

La confusión como fallo de referencia y de información

El malentendido no es de rapidez, sino de marco de referencia y de tiempo: cada personaje mide "rápido" o "lento" contra su propia referencia y ninguno comparte hora ni velocidad. Asume A que la condición de un día define la del siguiente (no aplica v = d/t con los nuevos datos) y la noticia del paso de B llega con retraso respecto del evento (información asíncrona: t_{\text{mensaje}} > t_{\text{evento}}). Para evitarlo habría bastado con fijar hora y punto exactos con la ecuación de cruce, sincronizar relojes y comunicar el retraso de A. En relatividad, eventos "simultáneos" en un marco dejan de serlo en otro, pero aquí basta la cinemática clásica: las matemáticas sí resuelven la confusión.

Respuesta

Sí: con v = d/t y t_m = \dfrac{d + v_A t_A - v_B t_B}{v_A + v_B} podían calcular hora y lugar del cruce y evitar el malentendido.

Contenido de la página

Alguna vez has pensado...

¿Los personajes podrían haber usado las matemáticas para evitar la confusión?

JUNTOS LEEMOS

Una confusión cotidiana

Un problema cotidiano, del que resulta una confusión cotidiana. A tiene que concretar un negocio importante con B en H, se traslada a H para una entrevista preliminar, pone diez minutos en ir y diez en volver, y en su hogar se enorgullece de esa velocidad.

Al día siguiente vuelve a H, esa vez para cerrar el negocio. Ya que probablemente eso le insumirá muchas horas. A sale temprano. Aunque las circunstancias (al menos en opinión de A) son precisamente las de la víspera, tarda diez horas esta vez en llegar a H. Lo hace al atardecer, rendido. Le comunicaron que B, inquieto por su demora, ha partido hace poco para el pueblo de A y que deben haberse cruzado por el camino. Le aconsejan que aguarde. A, sin embargo, impaciente por la concreción del negocio, se va inmediatamente y retorna a su casa.

Esta vez, sin prestar mayor atención, hace el viaje en un rato. En su casa le dicen que B llegó muy temprano, inmediatamente después de la salida de A, y que hasta se cruzó con A en el umbral y quiso recordarle el negocio, pero que A le respondió que no tenía tiempo y que debía salir en seguida.

Pese a esa incomprensible conducta, B entró en la casa a esperar su vuelta. Ya había preguntado muchas veces si no había regresado todavía, pero continuaba aguardando aún en el cuarto de A.

Contento de poder encontrarse con B y explicarle lo sucedido, A corre escaleras arriba. Casi al llegar, tropieza, se tuerce un tobillo y a punto de perder el conocimiento, incapaz de gritar, gimiendo en la oscuridad, oye a B —tal vez ya muy lejos, tal vez a su lado— que baja la escalera furioso y desaparece para siempre.

Franz Kafka Tomado de https://goo.gl/5921yo (23/03/2018) Franz Kafka (1883-1924): escritor nacido en Praga, en el seno de una familia acomodada perteneciente a la minoría judía de lengua alemana.

Texto de Física — pág. 235

Ejemplos resueltos

A tardó 10 \, \text{min} en ir de su casa a H. Si la distancia es d, ¿cuál es su velocidad media?

  1. Identificar datos: t = 10 \, \text{min}, distancia d.
  2. Aplicar v = \dfrac{d}{t}.
  3. Sustituir: v_{A1} = \dfrac{d}{10\,\text{min}}. Respuesta: v_{A1} = \dfrac{d}{10\,\text{min}}, que es la misma rapidez que la de B si B también tarda 10 \, \text{min}.

Tabla

Dato Día 1 Día 2
Tiempo de A (casa → H) 10\,\text{min} 10\,\text{h} = 600\,\text{min}
Velocidad de A v_{A1}=d/10\,\text{min} v_{A2}=d/600\,\text{min}=v_{A1}/60
Tiempo de B (H → casa de A) 10\,\text{min} 10\,\text{min} (estimado)
Hora de cruce (si salen juntos) t_m=5\,\text{min} t_m\approx54{,}5\,\text{min}
Lugar del cruce x_m=d/2 (punto medio) x_m\approx0{,}09\,d (casi en la casa de A)

Diagrama

timeline
  title Cronología del relato (según los datos del texto)
  Día 1 : A sale de su casa a H en 10 min
         : B viaja de H a la casa de A en 10 min
         : Se cruzan cerca del punto medio (t = 5 min)
  Día 2 : A sale temprano pero tarda 10 h en llegar a H
         : B sale de H hacia la casa de A casi al llegar A
         : A regresa a su casa sin ver a B
         : B espera en casa de A; A sube y B baja furioso

Fórmulas y ecuaciones

v = \frac{d}{t} \quad \text{(velocidad media)}

t_m = \frac{d + v_A t_A - v_B t_B}{v_A + v_B} \quad \text{(hora de cruce)}

v = \frac{d}{t}

x_A(t) = v_A\,(t - t_A)

x_B(t) = d - v_B\,(t - t_B)

t_m = \frac{d + v_A t_A - v_B t_B}{v_A + v_B}

x_m = v_A\,(t_m - t_A)

Glosario (5)

Velocidad media
Relación entre la distancia recorrida y el tiempo empleado en recorrerla: v = d/t.
Marco de referencia
Sistema respecto del cual se describen los movimientos; exige un reloj y un origen comunes.
Simultaneidad
Ocurrencia de dos eventos en el mismo instante respecto de un marco de referencia dado.
Trayectoria
Línea descrita por un cuerpo al moverse; aquí, el camino recto entre la casa de A y H.
Información asíncrona
Mensaje que llega después del evento que describe, generando confusiones de secuencia.

Preguntas para practicar

¿Por qué A y B no se encontraron el segundo día, aunque recorrieron el mismo camino?

Porque no usaron un marco común: A supuso que su velocidad sería la del día anterior, cuando en realidad tardó 60 veces más, y ninguno acordó hora y punto de encuentro; además, la noticia de la salida de B llegó con retraso respecto al evento.

¿Qué papel juega el concepto de simultaneidad en esta historia?

Los personajes toman por "simultáneo" lo que cada uno percibe en su propio marco de referencia, sin un reloj común; por eso interpretan de forma opuesta los mismos hechos. Definir un instante común habría resuelto la confusión.

Temas y conceptos clave

Cinemática de viajes en trayectorias opuestasUso de la matemática para resolver confusiones cotidianasMarco de referencia y comunicación de datosvelocidad mediadistancia y tiempo de viajehora y punto de crucemarco de referencia comúninformación asíncrona

Fuentes y referencias

  • Franz Kafka, 'Una confusión cotidiana', enlace citado: https://goo.gl/5921yo (23/03/2018)
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Preguntas que la gente también hace

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📌 Antes de leer esto
  • • Definición de velocidad media: v = d/t
  • • Operar con fracciones y despejar incógnitas
  • • Convertir unidades de tiempo (min ↔ h)
Siguiente tema sugerido
Ejercicios de trayectorias en sentidos opuestos con la ecuación de cruce t_m = (d + v_A t_A − v_B t_B)/(v_A + v_B)
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 1965 caracteres

Alguna vez has pensado...

¿Los personajes podrían haber usado las matemáticas para evitar la confusión?

Una confusión cotidiana

Un problema cotidiano, del que resulta una confusión cotidiana. A tiene que concretar un negocio importante con B en H, se traslada a H para una entrevista preliminar, pone diez minutos en ir y diez en volver, y en su hogar se

enorgullece de esa velocidad.

Al día siguiente vuelve a H, esa vez para cerrar el negocio. Ya que probablemente eso le insumirá muchas horas. A sale temprano. Aunque las circunstancias (al menos en opinión de A) son precisamente las de la víspera, tarda diez horas esta vez en llegar a H. Lo hace al atardecer, rendido. Le comunicaron que B, inquieto por su demora, ha partido hace poco para el pueblo de A y que deben haberse cruzado por el camino. Le aconsejan que aguarde. A, sin embargo, impaciente por la concreción del negocio, se va inmediatamente y

retorna a su casa.

Esta vez, sin prestar mayor atención, hace el viaje en un rato. En su casa le dicen que B llegó muy temprano, inmediatamente después de la salida de A, y que hasta se cruzó con A en el umbral y quiso recordarle el negocio, pero que A le respondió que no tenía tiempo y que debía salir en seguida.

Pese a esa incomprensible conducta, B entró en la casa a esperar su vuelta. Ya había preguntado muchas veces si no había regresado todavía, pero continuaba aguardando aún en el cuarto de A.

Contento de poder encontrarse con B y explicarle lo sucedido. A corre escaleras arriba. Casi al llegar, tropieza se tuerce un tobillo y a punto de perder el conocimiento, incapaz de gritar, gimiendo en la oscuridad, oye a B —tal vez ya muy lejos, tal vez a su lado—que baja la escalera furioso y desaparece para siempre.

Franz Kafka

Tomado de https:/goo.g/5921yo (23/03/2018)

Franz Kafka (1883-1924) Escritor nacido en Praga en el seno de una familia acomodada perteneciente a la minoría judía de lengua alemana.

Texto de Física | 53,

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