Ejercicio de física sobre velocidad y aceleración

Una partícula que describe una trayectoria en línea recta hacia la derecha, está condiciona a moverse según la ecuación x(t)=D1 m+(D2 m/s)t-(D3 m2/s2)t2, donde “x” representa la posición de la partícula en metros y “t” el tiempo en segundos.

A. Determine la velocidad inicial, posición inicial y aceleración inicial de la partícula (Esto es para t=0 s).

B. ¿En qué instante “t” la partícula tiene velocidad cero?

C. ¿Cuánto tiempo después de ponerse en marcha regresa la partícula al punto de partida?

D. ¿En qué instantes t la partícula está a una distancia de x1 m de su punto de partida?

E. ¿Qué velocidad (magnitud y dirección) tiene la partícula en cada uno de esos instantes?

Dibuje las gráficas: x-t, Vx-t y ax-t para el intervalo de t = 0.0 s a t = t1 s. NOTA: Para las gráficas utilice un programa graficador como lo puede ser GEOGEBRA.

DATOS

D1 (m)19,3

D2 (m/s)11,4

D3 (m2/s2)19,6

x1 (m)4,8

t1 (s)4,5

Ayuda con procedimiento y solución.

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1

Ya tienes la posición, por lo que derivando una vez tendremos la velocidad y derivando nuevamente tendremos la aceleración, vamos por partes...

$$\begin{align}&x(t) = D_1 m + D_2 m/s \cdot t - D_3 m/s^2 \cdot t^2 \text{ (fijate que todos los sumandos quedan en metros)}\\&\text{En tu expresión, luego de D3 tenés m2, pero calculo que ese 2 está mal (ya que sino no coinciden las unidades)}\\&v(t) = x'(t) =  D_2 m/s  - 2 \cdot D_3 m/s^2 \cdot t \text{ (fijate que todos los sumandos quedan en m/s)}\\&a(t) = x''(t) = - 2 \cdot D_3 m/s^2 \text{La aceleración es constante}\\&\text{Ahora respondamos lo que piden:}\\&A) \\&x(0) = D_1 m\\&v(0) = D_2 m/s\\&a(0) = -2D_3 m/s^2\\&B)\\&v(t) = 0 = D_2 m/s  - 2 \cdot D_3 m/s^2 \cdot t \to\\&t = \frac{D_2 }{ 2 \cdot D_3} s\\&C) \text{ Que regrese al punto de partida está pidiendo que } x(t) = D_1 m\\&D_1 m=D_1 m + D_2 m/s \cdot t - D_3 m/s^2 \cdot t^2\\&0 =D_2 m/s \cdot t - D_3 m/s^2 \cdot t^2\\&0 =t \cdot (D_2 m/s  - D_3 m/s^2 \cdot t)\\&\text{Una solución es obvia (t=0), y la otra buscada es:}\\&0= D_2 m/s  - D_3 m/s^2 \cdot t \\&t= \frac{D_2}{D_3}s\\&D) \text{ Hacer esto \sin darle valores es muy engorroso, pero lo que piden es que x(t) = }x_1 m\\&x_1 m=D_1 m + D_2 m/s \cdot t - D_3 m/s^2 \cdot t^2\\&0 = (D_1-x_1) m + D_2 m/s \cdot t - D_3 m/s^2 \cdot t^2\\&\text{Aplicando la resolvente de la cuadrática}\\&t_{1,2} = \frac{-D_2 \pm \sqrt{D_2^2+4D_3(D_1-x_1)}}{-2D_3}\\&E) \text{ Hay que calcular }v(t_1) \land v(t_2)\end{align}$$

Salu2

¡Gracias! Por la explicación y ayuda, con respecto a los valores de D1, D2, D3, X1 Y T1,allí están en la pregunta en la parte donde dicen datos, si puede por fa me ayudaría dándole el valor de los números a las letras, gracias

Tranquilo Gracias a la explicación ya lo realice con los números y gráficos gracias Gustavo Omar

Perfecto! Ya que simplemente tenías que reemplazar los valores

Salu2

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