Autor Tema: Cinemática (tren bala y roca).

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24 Abril, 2021, 09:19 pm
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franma

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Buenas,

El enunciado dice lo siguiente:

Un tren bala en Japón viaja en línea recta a una velocidad \( v_0 = 320 km/h \) constante. A \( 700m \) de distancia, una roca gigante obstruye las vías del tren. El conductor demora un tiempo \(  t_0 \) en reaccionar y activar el frenado de emergencia. Éste desacelera al tren con una aceleración de módulo \( 7 m/s^2 \) constante. ¿Cuál es el máximo valor de \( t_0 \) que asegura que el tren no choca con la roca?

Hice lo siguiente:

Pase la velocidad a m/s así que 320km/h = 88m/s.

Tren:
\( a=-7 \)
\( v=-7t + 88 \)
\( p= \frac{-7t^2}{2} + 88t \)

Impongo v=0 para ver cuanto tarda en frenar.
\( 0=-7t + 88 \longrightarrow t=\frac{88}{7}=12.5s \)

Veo la posición en t=12,5s.
\( p= \frac{-7(12,5)^2}{2} + 88(12,5) = 553m \)

Veo cuanto tramo libre le ha quedado hasta la roca:
\( 700m-553m=147m \)

Veo cuanto tiempo tarda en recorrer 147m (ese será el tiempo máximo que tiene):
\( 147= \frac{-7t^2}{2} + 88t \longrightarrow 0= \frac{-7t^2}{2} + 88t - 147 \)

Viendo las raíces la que tiene mas sentido es 1,79s, sin embargo el modulo muestra la respuesta correcta como 1,53s.

No logro ver donde me he equivocado.

Saludos,
Franco.

\( \color{red}{EDIT} \): Creo haber encontrado el error ya que vi cuanto tardaba en recorrer 147m siendo desacelerado por el freno, arreglando eso:
\( 147=88t \longrightarrow t=\frac{147}{88}=1,65s \)
Sin embargo sigo estando a 0,10s de la respuesta correcta, y incluso utilizando mas cifras significativas sigo sin llegar.

\( \color{blue}{EDIT2} \) Realizando de nuevo las cuentas con mas cifras significativas si logro llegar a la respuesta correcta, no borrare el hilo por si alguien tiene el mismo problema.
En ninguna parte puede hallar el hombre un retiro tan apacible y tranquilo como en la intimidad de su alma.

24 Abril, 2021, 09:47 pm
Respuesta #1

JCB

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Hola a tod@s.

Hay otra manera más rápida:

\( v_f^2=v_0^2-2ad \). Como \( d=700-v_0t_0 \) y \( v_f=0 \),

\( t_0=\dfrac{1400a-v_0^2}{2av_0}=1,53\ s \).

Saludos cordiales,
JCB.

25 Abril, 2021, 12:06 am
Respuesta #2

franma

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Buenas,

Hola a tod@s.

Hay otra manera más rápida:

\( v_f^2=v_0^2-2ad \). Como \( d=700-v_0t_0 \) y \( v_f=0 \),

\( t_0=\dfrac{1400a-v_0^2}{2av_0}=1,53\ s \).

Saludos cordiales,
JCB.

Muy elegante tu solución JCB, me había olvidado de esa ecuación para la velocidad.

Saludos,
Franco.
En ninguna parte puede hallar el hombre un retiro tan apacible y tranquilo como en la intimidad de su alma.

25 Abril, 2021, 04:53 am
Respuesta #3

ingmarov

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Hola

Buenas,

El enunciado dice lo siguiente:

Un tren bala en Japón viaja en línea recta a una velocidad \( v_0 = 320 km/h \) constante. A \( 700m \) de distancia, una roca gigante obstruye las vías del tren. El conductor demora un tiempo \(  t_0 \) en reaccionar y activar el frenado de emergencia. Éste desacelera al tren con una aceleración de módulo \( 7 m/s^2 \) constante. ¿Cuál es el máximo valor de \( t_0 \) que asegura que el tren no choca con la roca?

Hice lo siguiente:

Pase la velocidad a m/s así que 320km/h = 88m/s.

Tren:
\( a=-7 \)
\( v=-7t + 88 \)
\( p= \frac{-7t^2}{2} + 88t \)

Impongo v=0 para ver cuanto tarda en frenar.
\( 0=-7t + 88 \longrightarrow t=\frac{88}{7}=12.5s \)

Veo la posición en t=12,5s.
\( p= \frac{-7(12,5)^2}{2} + 88(12,5) = 553m \)

Veo cuanto tramo libre le ha quedado hasta la roca:
\( 700m-553m=147m \)

Veo cuanto tiempo tarda en recorrer 147m (ese será el tiempo máximo que tiene):
\( 147= \frac{-7t^2}{2} + 88t \longrightarrow 0= \frac{-7t^2}{2} + 88t - 147 \)

Viendo las raíces la que tiene mas sentido es 1,79s, sin embargo el modulo muestra la respuesta correcta como 1,53s.

No logro ver donde me he equivocado.

Saludos,
Franco.

\( \color{red}{EDIT} \): Creo haber encontrado el error ya que vi cuanto tardaba en recorrer 147m siendo desacelerado por el freno, arreglando eso:
\( 147=88t \longrightarrow t=\frac{147}{88}=1,65s \)
Sin embargo sigo estando a 0,10s de la respuesta correcta, y incluso utilizando mas cifras significativas sigo sin llegar.

\( \color{blue}{EDIT2} \) Realizando de nuevo las cuentas con mas cifras significativas si logro llegar a la respuesta correcta, no borrare el hilo por si alguien tiene el mismo problema.

A ver, sin hacer redondeos (solo hasta el final)

\[ v_0=\dfrac{800}{9} \]


\[ t=\dfrac{\dfrac{800}{9}}{7}=\dfrac{800}{63} \]

\[ p=\dfrac{-7(\frac{800}{63})^2}{2}+\dfrac{800}{9}(\frac{800}{63})=-\dfrac{800^2}{1134}+\dfrac{800^2}{567}=\bf\dfrac{800^2}{1134} \]


\[ 700-\dfrac{800^2}{1134}=\dfrac{153800}{1134}=\dfrac{76900}{567} \]



\[ t=\dfrac{\frac{76900}{567}}{\frac{800}{9}}=\dfrac{6921}{4536}=\bf \dfrac{769}{504}\approx \color{red}1.5257\; s \]


Saludos
No te confíes, revisa lo que escribo. Yo también me equivoco.
Odio el autocorrector de Android...

25 Abril, 2021, 12:57 pm
Respuesta #4

JCB

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Buenas,

Hola a tod@s.

Hay otra manera más rápida:

\( v_f^2=v_0^2-2ad \). Como \( d=700-v_0t_0 \) y \( v_f=0 \),

\( t_0=\dfrac{1400a-v_0^2}{2av_0}=1,53\ s \).

Saludos cordiales,
JCB.

Muy elegante tu solución JCB, me había olvidado de esa ecuación para la velocidad.

Saludos,
Franco.

Hola a tod@s.

Bueno, franma, ya sabes que en una emergencia, el tiempo apremia y la situación no te permitía disponer de mucho tiempo para reaccionar  ;)

Saludos cordiales,
JCB.

25 Abril, 2021, 01:43 pm
Respuesta #5

Richard R Richard

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Ahora que el problema está resuelto hago un comentario a los profes...


Alguien esperaría a frenar teniendo una roca a 700m por delante y bien a 320km/h. ?


Si frena inmediatamente reduce la aceleración de   7 a 5.64 m/s^2... Un poco más suave para el servicio que no tiene tiempo a ponerse un cinturón de seguridad.(no se ha dado cuenta muy tarde de la presencia de la roca?, El tren frena, pero los 15 segundos de caras pegadas al asiento de adelante?)Está frenando con más módulo que lo que acelera un Ferrari.


Aveces los profes, nos quien enseñar cinemática, pero dejan de lado la lógica, física no es ciencia ficción, y conducir requiere responsabilidad.


Ayer el otro problema decía que una lancha partía "desde un barco" y no "desde la posición de un barco", .. quien parte con la popa o estribor viajando a 40km/h a contracorriente... Iba a mencionarlo ayer pero dije no le ayudo a framma, que está aprendiendo, en nada siendo quisquilloso, pero hoy veo el mismo detalle no pulido de un enunciado
No tiene que preguntar por el máximo tiempo to, sino por cuánto tiempo dispone el chófer para reaccionar y accionar el freno de emergencia, sabemos que hay un máximo , pero porque servirse y frenar a 0 metros de la roca.
Bueno se me ha saltado la chapa de timonel y de chófer profesional .Saludos
Saludos  \(\mathbb {R}^3\)