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NO ME SALEN
PROBLEMAS RESUELTOS DE FÍSICA
(Movimiento relativo)
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FIS c7.08 – En un día de verano en que no hay viento se descarga un chaparrón, de modo tal que las gotas de agua siguen trayectorias verticales. El conductor de un automóvil que marcha a 10 km/h ve que las gotas llegan en dirección perpendicular al parabrisas.
Sabiendo que el parabrisas forma un ángulo de 60° con la horizontal, hallar la velocidad con que descienden las gotas de lluvia vistas desde la tierra, y con qué velocidad golpean el parabrisas. |
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En este, como en todos los problemas de movimiento relativo, tenemos que encontrar tres personajes, ¿los tenés presentes? Queda claro que un observador en la vereda ve las gotas caer verticalmente. Ese es nuestro observador fijo (que observa la velocidad de las gotas desde la vereda, VGV, y también la velocidad del auto desde la vereda, VAV). El móvil son las gotas, y el observador móvil es el conductor del auto (el que observa las gotas desde el auto, VGA).
NOTA: las gotas de lluvia viajan a velocidad constante, al menos cuando están a nuestra vista llegando al piso. Eso se debe al rozamiento con el aire. No se trata de caídas libres ni movimientos variados.
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Está claro cuál es la dirección de VGV y de VAV. No es tan obvia la dirección de VGA. Pero alguna información ofrece el enunciado como para resolver este punto.
Según este esquemita las gotas parecen llegar al auto con una inclinación de 30 grados. No es ilógico. Este fenómeno, bastante corriente, suele percibirse con claridad en las ventanillas del costado, donde las gotas dejan una traza. Siempre que nuestro vehículo se desplaza, las trazas tienen una inclinación característica. En este problema te lo formulan desde el ángulo de impacto con el parabrisas... bueno, les gustó más así, es lo mismo. |
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Ahora que conocemos la dirección de los tres vectores armamos el gráfico de la suma. Hay dos maneras, armalo como más te guste. Se llega al mismo resultado. Yo lo voy a hacer en el orden de siempre.
VGV = VGA + VAV
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Del triángulo rectángulo que quedó dibujado conocemos apenas un lado y los ángulos... ¡se puede conocer el resto!
tg 30° = op / ady = VGV / VAV
0,577 = VGV / 10 km/h
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VGV = 5,77 km/h |
velocidad de las gotas vistas desde la vereda |
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cos 30° = ady / hip = VAV / VGA
0,866 = 10 km/h / VGA
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VGA = 11,54 km/h |
velocidad de las gotas vistas desde el auto. |
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Como ves, casi toda la dificultad del problema estuvo en cuestiones de geometría y trigonometría. Pues... resígnate hermano, así es la materia, siempre suponemos que eres un estudiante brillante en esas lides. La cuestión puramente de movimiento relativo era más bien sencilla: identificar los tres personajes, y ya. |
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DESAFIO: ¿Qué velocidad debe llevar el auto para que las gotas impacten a 60 grados midiendo desde el capot?; ¿y a 0 grado midiendo desde el techo? |
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| Algunos derechos reservados.
O sea: propiedad intelectual, propiedad vertical y propiedad horizontal. Se permite su reproducción citando la fuente. Agradezco la lectura atenta de Federico Weckesser que encontró una errata. Última actualización set-06. Buenos Aires, Argentina. |
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