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NO ME SALEN
PROBLEMAS RESUELTOS DE FÍSICA
(Movimiento relativo)
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NMS c7.01 – Una avioneta, cuya velocidad respecto al aire es de 205 km/h, pasa sobre la ciudad A, dirigiéndose hacia la ciudad B situada 400 km al Norte de A. La oficina meteorológica en tierra le informa que sopla viento en dirección Este-Oeste a 45 km/h.
a – Determinar la dirección en que se desplaza la avioneta en esas condiciones.
b – Hallar el ángulo que debe desviar su rumbo, para desplazarse efectivamente hacia B, suponiendo que se mantienen constantes las velocidades. Hallar cuánto tardará en llegar. |
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Debo reconocer que las preguntas de este problema no están del todo bien formuladas, son ambiguas y admiten distintas respuestas según las suposiciones que hagamos. Pero no desesperemos, es bastante común que esto suceda, a todos nos pasa. Lo importante es que podamos hacer una resolución ordenada, lógica, y que aclaremos todas las suposiciones adicionales que sean necesarias para tal fin.
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Mirá este esquemita que nos muestra las ciudades A y B, distanciadas 400 km, la velocidad de la avioneta en verde (si el piloto es lo suficientemente diestro) y la velocidad del viento en rojo, de Este a Oeste, transversal a las aspiraciones del piloto.
Los largos de los vectores que te dibujé son arbitrarios. Más o menos representan las velocidades relativas (más grande la de la avioneta que la del viento), pero que a la velocidad del avión le haya dibujado el mismo largo que la distancia AB no indica nada, desplazamiento y velocidad son magnitudes diferentes, y se miden en escalas diferentes. Lo hice así por comodidad. |
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En cambio, las direcciones que dibujé no son arbitrarias. Si el piloto es experimentado va a llegar a B por la ruta más corta, o sea, en dirección Sur-Norte, por la línea recta. Esa va a ser la dirección con la que lo van a ver volar todos los observadores parados en la Tierra, los vecinos de A y B, las vacas, los alcauciles (ah, no... los alcauciles no tienen ojos...). Por lo tanto ese vector no es otro que VMT. (Fijate la nomenclatura que uso acá.) Y el viento es el medio que se mueve respecto de la Tierra y su velocidad la represento con el vector VRT.
¿Te parece que con ese viento cruzado podría lograr su cometido apuntando la trompa de la avioneta directamente a B? Claro que no... el viento lo empujaría de costado y terminaría desviándose hacia el Oeste; llegaría a algún lugar cercano a B’’, perdido, en medio de la nada, y seguramente sin trabajo (al menos como piloto). De modo que el piloto experimentado va a apuntar hacia una ciudad imaginaria B’, situada al Este de B. Su velocidad en el aire, VMR, y la nariz de la avioneta, deben apuntar ligeramente hacia el Este.
Luego, y como siempre, los tres vectores se combinan en esta suma, cuya única disposición posible es ésta. |
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Eso es lo que verán las vacas que estén sobre la recta AB y se dignen a levantar la cabeza. |
En el triángulo rectángulo que quedó determinado, dos lados tienen valor conocido: se puede conocer el tercero gracias al viejo Pitágoras.
VMT = 200 km/h
Y siendo una velocidad constante... |
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ΔtAB = 2 h |
(cuánto tardará en llegar) |
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El ángulo se puede obtener así.
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sen α = |
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op |
= |
45 km/h |
= 0,22 |
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hip |
205 km/h |
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α = 12,68° |
(el ángulo que debe desviar su rumbo, para desplazarse efectivamente hacia B) |
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Después de toda esta elaboración se puede entender la pregunta a) del enunciado... se trata del supuesto que el piloto es un nardo que no sabe pilotear y que tampoco se da cuenta de que se está desviando. (Algo muy poco real). En ese caso el gil va a aparecer en la localidad B" que ni figura en los mapas. Bueno, te lo dejo a vos, que según me enteré es la frase que más te copa cuando estudiás con resueltos. ¡No te olvides que éstos son gratarola! |
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NOTA: Si tenés ganas de divertirte un rato entrá en esta página
http://standards.nctm.org/document/eexamples/chap7/7.1/part2.htm
Ahí vas a encontrar un applet (no siempre funciona, tu PC tiene que tener Java script) que te permite simular vuelos con vientos cruzados y no cruzados, exactamente igual que es este problema. Ahí vas a ver bien cómo el avión tiene que volar medio de costado. Podés ir variando a gusto las direcciones y las intensidades de las velocidades. Vas a poder poner a prueba lo que aprendiste en este problema. Después volvé... no te cuelgues. |
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DESAFIO: Ojo que es difícil... Se trata del mismo problema, con piloto experto, por supuesto, pero ahora el viento tiene dirección SE-NO. O sea, un cacho a favor, un cacho cruzado.
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Algunos derechos reservados. Algunos izquierdos también. O sea: propiedad intelectual, propiedad vertical, propiedad horizontal y la propiedad del prójimo. Se permite su reproducción citando la fuente, o sea a mí. Agradezco la lectura atenta y la oportuna corrección que me envió Jonathan Bossio. Última actualización abr-07. Buenos Aires, Argentina. |
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