El movimiento parabólico está presente en nuestro día a día. En su forma más simple, como lanzar un papel a un cesto de basura, inconscientemente haces cálculos mentales de la velocidad y el ángulo de tiro necesario para que el papel caiga en el cesto. En otras actividades más complejas, como en los deportes, el lanzamiento de un satélite, entre otros, se requiere de un mayor entendimiento de las variables que afectan este movimiento para lograr la trayectoria deseada.
En esta tarea aprenderás a:
Determinar las variables que intervienen en un tiro parabólico.
Predecir y explicar la trayectoria de proyectiles a partir de las condiciones iniciales del lanzamiento.
Describir la independencia de los movimientos en los ejes horizontal y vertical.
Tendrás acceso a un simulador de tiros horizontal y parabólico.
¡Empecemos!
1. Se dispara una bala de cañón horizontalmente con una velocidad inicial de 10 m/s y desde una altura de 5 m. Su trayectoria y alcance se ilustran en la siguiente imagen:
a. Utiliza el simulador y haz una captura de pantalla con las trayectorias de tres lanzamientos de bala con velocidades de 20 m/s, 15 m/s, 5 m/s y 0 m/s, respectivamente.
Pega aquí la imagen.
b. Utiliza ahora el siguiente instrumento para medir tiempos en alcanzar distintas posiciones, alcances y alturas.
Anota en la siguiente tabla los alcances (range) y tiempos que tarda la bala en caer en cada uno de los lanzamientos.
Velocidad inicial
Tiempo en caer
Alcance
Diferencia entre alcances sucesivos
0 m/s (caída libre)
-
5 m/s
10 m/s
15 m/s
20 m/s
c. Crees que, en un lanzamiento horizontal, el tiempo que tarda en caer al suelo depende de la velocidad del lanzamiento?
d. ¿Qué tiempo crees que tardaría en caer una bala lanzada a una velocidad supersónica de 400 m/s?
e. ¿Cómo son las diferencias entre los alcances de los distintos lanzamientos registrados?
f. ¿Te atreverías a predecir el alcance de un lanzamiento con una velocidad inicial de 30 m/s sin efectuar el disparo correspondiente?
2. Efectuaremos ahora estos mismos lanzamientos pero con un ángulo de inclinación de 40º.
a. Completa la siguiente tabla:
Velocidad inicial
Tiempo en caer
Alcance
Diferencia entre alcances sucesivos
0 m/s (caída libre)
-
5 m/s
10 m/s
15 m/s
20 m/s
Empecemos por analizar el tiempo que tarda en caer.
b. ¿Crees que el tiempo que la bala permanece en el aire depende del ángulo de inclinación del cañón? Explica en qué te has basado para dar tu opinión.
c. Para un mismo ángulo de inclinación, ¿cómo son ahora las diferencias entre los alcances sucesivos?
3. Por último experimentemos con diferentes ángulos de inclinación.
Desde el nivel del suelo, efectúa 7 disparos con bala de cañón con una velocidad inicial de 20 m/s y ángulos de inclinación 0º, 10º, 30º, 45º, 60º, 85º y 90º.
a. Haz una captura de pantalla con las diferentes trayectorias y pégala a continuación.
Pégala aquí
b. ¿Con qué ángulo se consigue el máximo alcance?
4. Realiza otros 7 disparos con los mismos ángulos de inclinación para una velocidad inicial de 15 m/s.
a. Haz una captura de pantalla con las diferentes trayectorias y pégala a continuación.
Pégala aquí
b. ¿Y aquí, con cuál de esos ángulos se consigue el máximo alcance?
