Autor Tema: Mirar las manos

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02 Septiembre, 2023, 10:42 am
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shahar

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Cómo responder la pregunta:
¿Cuántas veces en 24 horas la manecilla grande estará exactamente sobre la manecilla pequeña del reloj?

02 Septiembre, 2023, 11:37 am
Respuesta #1

ani_pascual

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Cómo responder la pregunta:
¿Cuántas veces en 24 horas la manecilla grande estará exactamente sobre la manecilla pequeña del reloj?
Hola:
No llevo mucho tiempo en el foro, pero  lo primero es lo primero: bienvenido/a.
¿Has intentado algo para hallar la solución?
Saludos 🖐🏻

02 Septiembre, 2023, 12:58 pm
Respuesta #2

shahar

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No tengo ni idea

02 Septiembre, 2023, 02:06 pm
Respuesta #3

ani_pascual

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No tengo ni idea
¡Vaya! Pues si tienes paciencia y no quieres pensar, siempre puedes dejar transcurrir 24 horas frente a un reloj analógico que funcione bien y contar las veces que ocurre el fenómeno, pero si quieres pensar un poco, a mí se me ocurre que una vez pasadas las 0:00, la primera coincidencia de las manecillas es unos minutos pasada la 01:00 y luego cada hora que pasa sucede una vez, por tanto...

02 Septiembre, 2023, 03:24 pm
Respuesta #4

shahar

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No tengo ni idea
¡Vaya! Pues si tienes paciencia y no quieres pensar, siempre puedes dejar transcurrir 24 horas frente a un reloj analógico que funcione bien y contar las veces que ocurre el fenómeno, pero si quieres pensar un poco, a mí se me ocurre que una vez pasadas las 0:00, la primera coincidencia de las manecillas es unos minutos pasada la 01:00 y luego cada hora que pasa sucede una vez, por tanto...
Sé que la respuesta es 22, pero me gustaría hacerlo de forma algebraica en lugar de experimental.

02 Septiembre, 2023, 04:04 pm
Respuesta #5

Carlos Ivorra

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La aguja horaria recorre \( 360^\circ \) en \( 12 \) horas, luego se mueve a \( 30^\circ/h \) y su posición en cada instante \( 0\leq t\leq 12 \) es \( 30 t \) (entendiendo que \( 0^\circ \) es la posición de las doce en punto).

Por otro lado, en la hora \( h \) en punto, el minutero esta en la posición \( 0^\circ \) y recorre \( 360^\circ \) en una hora, luego su posición en cada instante \( h\leq t\leq h+1 \) es \( 360(t-h) \) (pues \( t-h \) es el tiempo transcurrido desde la hora \( h \) en punto, y lo multiplicamos por la velocidad de avance para saber los grados que ha avanzado el minutero).

Por lo tanto, entre la hora \( h \) y la hora \( h+1 \) las dos agujas se encontrarán en el instante \( t \) que cumple \( 30 t = 360(t-h) \), y la solución es \( t = 12h/11 \).

Así pues, durante las primeras \( 12 \) horas, las manecillas se encuentran en los instantes:

\( \displaystyle 0,\qquad \frac{12}{11},\qquad \frac{24}{11},\qquad \frac{36}{11},\qquad \frac{48}{11},\qquad \frac{60}{11},\qquad \frac{72}{11},\qquad \frac{84}{11},\qquad \frac{96}{11},\qquad \frac{108}{11},\qquad \frac{120}{11},\qquad 12 \).

Son doce ocasiones, pero teniendo en cuenta que hemos contado tanto la ocasión \( t = 0 \) como \( t = 12 \). Si queremos considerar un periodo de \( 24 \) horas, no podemos contar \( t = 12 \) dos veces, con lo que en total obtenemos \( 23 \) ocasiones si contamos \( t = 0 \) y \( t = 24 \). Concretamente:

\( \displaystyle 0,\quad\frac{12}{11},\quad\frac{24}{11},\quad\frac{36}{11},\quad \frac{48}{11},\quad\frac{60}{11},\quad\frac{72}{11},\quad\frac{84}{11},\quad\frac{96}{11},\quad\frac{108}{11},\quad\frac{120}{11},\quad12, \)

\( \displaystyle \frac{144}{11},\quad\frac{156}{11},\quad\frac{168}{11},\quad\frac{180}{11},\quad\frac{192}{11},\quad\frac{204}{11},\quad\frac{216}{11},\quad\frac{228}{11},\frac{240}{11},\quad\frac{252}{11},\quad24 \)

Si no contamos el instante \( t=24 \) (que es lo razonable) quedan \( 22 \) encuentros.

02 Septiembre, 2023, 04:16 pm
Respuesta #6

ani_pascual

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No tengo ni idea
¡Vaya! Pues si tienes paciencia y no quieres pensar, siempre puedes dejar transcurrir 24 horas frente a un reloj analógico que funcione bien y contar las veces que ocurre el fenómeno, pero si quieres pensar un poco, a mí se me ocurre que una vez pasadas las 0:00, la primera coincidencia de las manecillas es unos minutos pasada la 01:00 y luego cada hora que pasa sucede una vez, por tanto...
Sé que la respuesta es 22, pero me gustaría hacerlo de forma algebraica en lugar de experimental.
Otro punto de vista, complementario al de Carlos:
Si llamas \( \varphi_H \) al ángulo (en rad) barrido por la aguja horaria y \( \varphi_M \) al ángulo (en rad) barrido por la aguja del minutero, entonces se ha de cumplir \( \varphi_M=\varphi_H+2n\pi \) donde \( n=1,2,\ldots, 11 \) Así pues \( \omega_Mt=\omega_H t+2n\pi \) siendo \( \omega_H=\dfrac{2\pi}{12} rad /h,\omega_M=2\pi\, rad /h \) las velocidades angulares de ambas manecillas.
Sustituyendo y despejando el tiempo, resulta \( t=\dfrac{12n}{11} \) en horas. Es decir, si no se cuenta el instante inicial de las 0:00, las agujas coinciden en once ocasiones \( (n=1,2,\ldots,11) \) durante las primeras doce horas del día y en otras once ocasiones \( (n=1,2,\ldots,11) \)  en las siguientes doce horas del día, y la respuesta es 22. Pero si se cuenta la coincidencia del principio, 0:00, la respuesta sería 23. Espero que se entienda.
Saludos

02 Septiembre, 2023, 07:13 pm
Respuesta #7

feriva

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Cómo responder la pregunta:

La pregunta se puede responder también usando la lógica, que no es ni experimental ni algebraica (más que algebraica, diría cinemática cuando se usa el concepto de velocidad de las agujas).

Partimos de las 12 en punto. Ambas manecillas están juntas y la manecilla grande corre más que la pequeña. De esta forma es imposible que al dar la primera vuelta entera coincida con la pequeña (quitando el momento de partida) pues siempre va por detrás.

Así, el único momento en el que han estado juntas en esa primera vuelta ha sido a las doce en punto (se puede contar o no contar, se dice lo que se considera y ya está).

Cuando la grande ha dado la primera vuelta entera, en ese instante la pequeña se encuentra justo en la una (lógicamente, la grande ha tardado una hora en llegar otra vez a las 12 o cero horas, por lo que la pequeña está en 0+1).

A partir de ahí, las dos agujas siguen la segunda vuelta. La grande llegará a las 12 de nuevo cuando la pequeña llegue a las 2; por tanto, la grande tendrá que encontrarse con la pequeña necesariamente y la adelantarla en el tránsito que va de la 1 a las 2.

Como una vez adelantada ésta, la pequeña, ya no puede alcanzar a la grande, la grande llegará a las 12 habiendo coincidido solamente una vez con ella. Y así sucesivamente en las demás vueltas.

Saludos.