Movimiento de proyectiles: definición y ejemplos
Física del globo de agua
¿Alguna vez has visto uno de esos lanzadores de globos de agua? Parecen una banda de goma gigante con asas en cada extremo y una taza del tamaño de un globo de agua en el medio. Dos personas sostienen cada extremo, mientras que una en el medio sostiene un globo de agua y estira la espalda elástica. Cuando esa persona se suelta, el elástico empuja el globo hacia adelante, disparándolo a una distancia bastante buena.
Siempre me divertí tratando de ver a mis amigos del otro lado del patio. No lo sabía en ese momento, pero con un poco de conocimiento de física, podría haber sido un mejor tirador. Es demasiado tarde para mí, pero tal vez pueda ayudarte a remojar a una o dos personas.
Movimiento de proyectiles
Lo crea o no, esos globos de agua se consideran proyectiles. En pocas palabras, un proyectil es cualquier objeto al que se le da una velocidad inicial y luego sigue una trayectoria determinada completamente por la aceleración gravitacional. Independientemente de si está lanzando un globo, una pelota de béisbol o una flecha, todos los proyectiles siguen un camino muy predecible, lo que los convierte en una gran herramienta para estudiar la cinemática.
El movimiento de un proyectil es una trayectoria predecible recorrida por un objeto que está influenciada solo por la velocidad de lanzamiento inicial, el ángulo de lanzamiento y la aceleración debida a la gravedad. Puedes probarlo desde donde estás sentado. Tome un objeto y tírelo suavemente hacia arriba y lejos de usted. Se elevará a medida que vuela lejos de usted, alcanzará una altura máxima y luego comenzará a caer al suelo. Lanza algunos objetos más mientras lo haces. Siempre que no arrojes pedazos de papel o plumas, las trayectorias de los proyectiles deben ser similares. Tocaremos este concepto un poco más tarde.
Toquemos rápidamente un par de puntos clave relacionados con el movimiento de proyectiles. Primero, los proyectiles siguen un camino parabólico predecible, como este:
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Dependiendo de la fuerza o la altura con la que lances el proyectil, el camino puede ser alargado o alto y empinado, pero siempre tendrá una forma parabólica.
Sin embargo, una cosa a tener en cuenta: si te encuentras con una pregunta sobre un objeto lanzado hacia arriba, no se considera un proyectil en movimiento parabólico. Es mejor abordar estas preguntas como problemas de caída libre en lugar de problemas de movimiento de proyectiles, pero cualquiera de los dos enfoques le llevará a la respuesta correcta. El movimiento de caída libre se trata en otro conjunto de lecciones.
En segundo lugar, una vez que se fuerza a moverse, el proyectil solo actúa por gravedad, ignorando cualquier impacto de la resistencia del aire. El movimiento del proyectil comienza tan pronto como el globo se suelta del lanzador. El lanzador le da al proyectil toda la velocidad que va a alcanzar en la dirección horizontal. No continuará acelerando horizontalmente durante el resto de su movimiento. Si el proyectil se mueve hacia la derecha a 5 m / s después de su lanzamiento, todavía se moverá 5 m / s hacia la derecha cuando aterrice.
En la dirección vertical, la gravedad influirá en el globo actuando hacia abajo sobre él, tirando de él hacia el suelo. Esta es la razón por la que el proyectil se ralentizará a medida que se eleva y se acelerará al caer.
Nuestra definición de movimiento de proyectiles supone que la resistencia del aire es insignificante. Esto significa que no podemos aplicarlo a cosas como trozos de papel y plumas, donde la resistencia del aire tiene una influencia significativa.
Abordar los problemas de movimiento de proyectiles
Entonces, el movimiento del proyectil se parece a la parábola anterior, pero veamos más de cerca. Recuerde, el objeto viaja hacia arriba y hacia abajo, pero también horizontalmente.
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Para resolver problemas de movimiento de proyectiles, necesitamos dividir los movimientos verticales y horizontales y analizarlos por separado. Esto puede sonar un poco confuso en este momento. No se preocupe, en la lección Problemas de práctica del movimiento de proyectiles, trabajaré en la mejor manera de dividir el movimiento de proyectiles. En este momento, todo lo que necesita saber es para dividir el movimiento en movimientos verticales y horizontales, necesita un poco de trigonometría y nuestros amigos, ‘Las cinco grandes ecuaciones cinemáticas’, que se muestran aquí:
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En este punto, tengo un par de sugerencias. En primer lugar, repasar la trigonometría. Puede que se sorprenda de lo mucho que ha olvidado. Una vez que lo hayas comprendido, consulta la lección titulada “Problemas de práctica del movimiento de proyectiles” para ver algunos problemas de práctica similares a los que seguramente verás en tus exámenes. En esa lección, explicaré cómo encajan el seno, el coseno y ‘Las cinco grandes ecuaciones cinemáticas’.
Resumen de la lección
Es hora de revisar.
Un proyectil es cualquier objeto al que se le da una velocidad inicial y luego sigue una trayectoria determinada enteramente por la aceleración gravitacional. Una vez lanzado, el proyectil solo es actuado por la fuerza de gravedad descendente, mientras que se ignoran los impactos de la resistencia del aire. Para resolver problemas de movimiento de proyectiles, debe dividir el movimiento en componentes horizontales y verticales y analizarlos por separado. Este análisis implica cálculos usando las ‘Cinco Grandes Ecuaciones Cinemáticas’ y las relaciones de trigonometría de seno y coseno.
Los resultados del aprendizaje
Repase esta lección para poder hacer lo siguiente posteriormente:
- Evalúe su conocimiento del movimiento de proyectiles y proyectiles
- Explica las fuerzas que actúan sobre un proyectil.
- Describe en general lo que necesitas hacer para resolver problemas de movimiento de proyectiles.