NO ME SALEN
PROBLEMAS RESUELTOS DE FÍSICA
(Movimiento relativo)

 

manolito

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.

 

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.

Cinemática - No me salen - Ricardo Cabrera

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.

   

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.

  Cinemática - No me salen - Ricardo Cabrera
Cinemática - No me salen - Ricardo Cabrera   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...

   
 

ΔtAB = 2 h

(cuánto tardará en llegar)

   

El ángulo se puede obtener así.

   
sen α =   op = 45 km/h  = 0,22


hip 205 km/h
   
 

α = 12,68°

(el ángulo que debe desviar su rumbo, para desplazarse efectivamente hacia B)

   

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!

   
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.
 

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.

  Ricardo Cabrera
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.