Autor Tema: Pelota que choca contra una pared.

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23 Mayo, 2021, 11:16 pm
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JCB

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Hola a tod@s.

Os presento al siguiente ejercicio, que espero sea de vuestro interés: Una pelota choca contra una pared lisa con una velocidad \( (v_b)_1=20\ m/s \). Si el coeficiente de restitución entre la pelota y la pared es \( e=0,75 \), determine la velocidad de la pelota, justo después del impacto.



Saludos cordiales,
JCB.
"Lo consiguieron porque no sabían que era imposible", autor: Jean Cocteau.

24 Mayo, 2021, 03:04 am
Respuesta #1

franma

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Buenas JCB,

Perdona mi ignorancia, leyendo la pagina de Wikipedia sobre el coeficiente de restauracion dice que para un caso especial (el choque contra una superficie solida) al ser la velocidad inicial y final de la pared 0 se reduce a:
\( C_R=-\dfrac{v_f}{v_i} \)

¿No podemos despejar \( v_f \) directamente? \( C_R=-\dfrac{v_f}{v_i} \rightarrow -C_R\cdot v_i=v_f \) así \( v_f=-15m/s \)

Saludos,
Franco.

24 Mayo, 2021, 07:47 pm
Respuesta #2

Richard R Richard

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Buenas JCB,

Perdona mi ignorancia, leyendo la pagina de Wikipedia sobre el coeficiente de restauracion dice que para un caso especial (el choque contra una superficie solida) al ser la velocidad inicial y final de la pared 0 se reduce a:
\( C_R=-\dfrac{v_f}{v_i} \)

¿No podemos despejar \( v_f \) directamente? \( C_R=-\dfrac{v_f}{v_i} \rightarrow -C_R\cdot v_i=v_f \) así \( v_f=-15m/s \)

Saludos,
Franco.




Mmm no es tan sencillo, en la dirección paralela a la pared la cantidad de movimiento se conserva, la variación de la energía cinetica sólo ocurre en la direccion del rebote, la perpendicular a la pared, por lo que el modulo de la velocidad no será el que indicas, ni tampoco el ángulo de salida es igual al de entrada.


\( v_{fx}=-0.75v_{ix} \)


\( v_{fy}=v_{iy} \)


te dejo el balón picando para cuando dispongas más tiempo.. saludos


PDlas componentes se relacionan por trigonometría.



Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

24 Mayo, 2021, 08:36 pm
Respuesta #3

JCB

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Hola a tod@s.

franma: gracias por comentar (gracias a Richard, también. Habrás publicado tu respuesta, mientras redactaba la mía, peleándome con el LaTeX). Según el mismo artículo de la Wikipedia (https://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_restituci%C3%B3n), lo que has indicado es aplicable para el rebote en una dimensión, es decir, la pelota impacta en una dirección perpendicular al plano de la pared, y rebota, también en la misma dirección perpendicular.

Como se ve en el dibujo (por cierto, vaya por delante mi sincero agradecimiento al administrador o moderador que haya tenido a bien corregir mi mensaje, para que sea visible la imagen. En verdad lo intenté, consultando previamente el tema https://foro.rinconmatematico.com/index.php?topic=3659.msg14457#msg14457, pero no lo conseguí, no hubo manera. franma: cuando tengas un poco de tiempo a ver si me lo explicas), el impacto es oblicuo al plano de la pared.

Para este ejercicio, siguiendo con el procedimiento del Hibbeler, aplicaría lo siguiente:

a) Coeficiente de restitución en la dirección perpendicular (eje \( X \)) al plano de impacto.

\( e=\dfrac{(v_{bx})_2-\cancelto{0}{(v_{ax})_2}}{\cancelto{0}{(v_{ax})_1}-(v_{bx})_1} \),

\( (v_{bx})_2=-e(v_{bx})_1=-\dfrac{3}{4}\cdot\ 20\cdot\cos 30^{\circ}=-\dfrac{15}{2}\sqrt{3}\ m/s \).

b) Conservación de la cantidad de movimiento de la pelota en el eje \( Y \).

\( m(v_{by})_1=m(v_{by})_2 \),

\( (v_{by})_2=(v_{by})_1=20\cdot\sen 30^{\circ}=10\ m/s \).

Finalmente,

\( (v_b)_2=\sqrt{(v_{bx})_2^2+(v_{by})_2^2}=16,39\ m/s \),

\( \theta=\arctan\dfrac{\left\vert(v_{by})_2\right\vert}{\left\vert(v_{bx})_2\right\vert}=37,59^{\circ} \).

Saludos cordiales,
JCB.
"Lo consiguieron porque no sabían que era imposible", autor: Jean Cocteau.

24 Mayo, 2021, 10:21 pm
Respuesta #4

Richard R Richard

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Saludos JCB, estoy de acuerdo con tu respuesta.
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Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

31 Mayo, 2021, 09:44 pm
Respuesta #5

JCB

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Hola a tod@s.

Estupendo, Richard. Así que se presente la ocasión, pondré en práctica tu "chuleta" para subir imágenes.

Gracias y saludos cordiales,
JCB.
"Lo consiguieron porque no sabían que era imposible", autor: Jean Cocteau.