Volver a la portadaFísica y Química · 1º Bach. Ciencias · Cambiar asignaturaEmpezar gratis
BACH1 tecno · Física y Química
Cinemática · La cinemática

Movimientos compuestos

Un balón patado hacia arriba y hacia delante, un paquete que cae de un avión en vuelo, una barca que cruza un río mientras la corriente la empuja: en los tres casos hay dos movimientos ocurriendo a la vez. Galileo fue el primero en darse cuenta de algo que parece sencillo pero que resolvió siglos de confusión: esos dos movimientos pueden estudiarse por separado, como si el otro no existiera, y luego combinarse con la suma vectorial que ya conoces.

El principio de independencia de los movimientos

movimiento 1 movimiento 2 resultante (suma)
Practica★☆☆Sin empezar
Una barca cruza un río de $40\ \text{m}$ de anchura con una velocidad propia de $2\ \text{m/s}$, dirigida perpendicular a la corriente. Observa el esquema del cruce: a)…

Una barca cruza un río de $40\ \text{m}$ de anchura con una velocidad propia de $2\ \text{m/s}$, dirigida perpendicular a la corriente. Observa el esquema del cruce:

corriente v = 2 m/s 40 m tiempo de cruce = ?
  1. a) Enuncia el principio de independencia de los movimientos de Galileo.
  2. b) Aplícalo para calcular el tiempo que tarda la barca en cruzar el río, razonando por qué la corriente no modifica ese tiempo.
Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
Un dron vuela hacia el norte a $4\ \text{m/s}$ mientras el viento lo empuja hacia el este a $3\ \text{m/s}$. a) Calcula el módulo de la velocidad resultante del dron…

Un dron vuela hacia el norte a $4\ \text{m/s}$ mientras el viento lo empuja hacia el este a $3\ \text{m/s}$.

  1. a) Calcula el módulo de la velocidad resultante del dron respecto al suelo.
  2. b) Teniendo en cuenta la independencia de los movimientos, calcula cuánto tarda en avanzar $100\ \text{m}$ hacia el norte.
Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
Un tren cruza un puente de $19,6\ \text{m}$ de altura cuando se desprende un objeto de un vagón. Toma $g = 9,8\ \text{m/s}^2$. a) Calcula el tiempo que tarda el objeto…

Un tren cruza un puente de $19,6\ \text{m}$ de altura cuando se desprende un objeto de un vagón. Toma $g = 9,8\ \text{m/s}^2$.

  1. a) Calcula el tiempo que tarda el objeto en llegar al suelo.
  2. b) Razona si ese tiempo depende de la velocidad horizontal que llevaba el tren.
Resolver

El tiro horizontal

Esta gráfica representa solo la componente vertical del tiro horizontal: $x_0$ es la altura inicial $h$, $v=0$ porque no hay velocidad vertical de salida, y $a=-10$ es $-g$. Observa que $x(t)$ (aquí, la altura) cae igual que en una caída libre: la componente horizontal, con su propio $v_0$ constante, no interviene en este cálculo.

Practica★☆☆Sin empezar
Un avión de ayuda humanitaria vuela horizontalmente a $100\ \text{m/s}$ y a $500\ \text{m}$ de altura cuando suelta un paquete. Toma $g \approx 10\ \text{m/s}^2$.…

Un avión de ayuda humanitaria vuela horizontalmente a $100\ \text{m/s}$ y a $500\ \text{m}$ de altura cuando suelta un paquete. Toma $g \approx 10\ \text{m/s}^2$. Observa el esquema:

v = 100 m/s 500 m alcance = ? t = ?
  1. a) Calcula el tiempo que tarda el paquete en caer.
  2. b) Calcula la distancia horizontal que avanza el paquete antes de tocar el suelo.
Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Un helicóptero vuela horizontalmente a $30\ \text{m/s}$ y a $20\ \text{m}$ de altura cuando suelta un paquete. Toma $g \approx 10\ \text{m/s}^2$. a) Calcula el tiempo de…

Un helicóptero vuela horizontalmente a $30\ \text{m/s}$ y a $20\ \text{m}$ de altura cuando suelta un paquete. Toma $g \approx 10\ \text{m/s}^2$.

  1. a) Calcula el tiempo de caída del paquete.
  2. b) Calcula el alcance horizontal del paquete.
  3. c) Calcula las componentes de la velocidad al llegar al suelo y su módulo.
Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Un avión vuela horizontalmente a $80\ \text{m/s}$ y a $720\ \text{m}$ de altura y debe soltar un paquete para que caiga sobre un punto concreto del suelo. Toma…

Un avión vuela horizontalmente a $80\ \text{m/s}$ y a $720\ \text{m}$ de altura y debe soltar un paquete para que caiga sobre un punto concreto del suelo. Toma $g \approx 10\ \text{m/s}^2$.

  1. a) Calcula el tiempo de caída del paquete.
  2. b) Calcula la distancia horizontal que recorre el paquete durante la caída.
  3. c) Razona a qué distancia horizontal antes del objetivo debe soltarse el paquete.
Resolver

El tiro parabólico (oblicuo)

Así se descompone $v_0$ en sus dos componentes: con $F_1=40$ a $0^\circ$ (horizontal) y $F_2=30$ a $90^\circ$ (vertical), la resultante $R=50$ representa $v_0$, el vector velocidad inicial completo —en este caso, con $\sen\theta=0{,}6$ y $\cos\theta=0{,}8$, como $37^\circ$—. La composición y la descomposición son la misma operación vista en los dos sentidos.

Practica★☆☆Sin empezar
Un balón es pateado con velocidad inicial $v_0 = 50\ \text{m/s}$ formando $37^\circ$ con la horizontal. Usa $\sen 37^\circ \approx 0,6$ y $\cos 37^\circ \approx 0,8$. La…

Un balón es pateado con velocidad inicial $v_0 = 50\ \text{m/s}$ formando $37^\circ$ con la horizontal. Usa $\sen 37^\circ \approx 0,6$ y $\cos 37^\circ \approx 0,8$. La figura muestra la descomposición de la velocidad inicial.

v₀ = 50 m/s horizontal = ? vertical = ? 37°
  1. a) Calcula la componente horizontal de la velocidad inicial.
  2. b) Calcula la componente vertical de la velocidad inicial.
Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Una pelota de golf sale del tee con $v_0 = 50\ \text{m/s}$ formando $37^\circ$ con la horizontal. Usa $\sen 37^\circ \approx 0,6$, $\cos 37^\circ \approx 0,8$ y…

Una pelota de golf sale del tee con $v_0 = 50\ \text{m/s}$ formando $37^\circ$ con la horizontal. Usa $\sen 37^\circ \approx 0,6$, $\cos 37^\circ \approx 0,8$ y $g \approx 10\ \text{m/s}^2$. La trayectoria del golpe se muestra en la figura.

v₀ = 50 m/s 37° altura máxima = ? alcance = ?
  1. a) Calcula las componentes de la velocidad inicial.
  2. b) Calcula el tiempo de vuelo.
  3. c) Calcula el alcance sobre terreno horizontal.
  4. d) Calcula la altura máxima.
Resolver
Practica★★★Sin empezar
En una recreación histórica, un cañón dispara proyectiles con $v_0 = 40\ \text{m/s}$. Toma $g \approx 10\ \text{m/s}^2$, $\sen 37^\circ \approx 0,6$,…

En una recreación histórica, un cañón dispara proyectiles con $v_0 = 40\ \text{m/s}$. Toma $g \approx 10\ \text{m/s}^2$, $\sen 37^\circ \approx 0,6$, $\cos 37^\circ \approx 0,8$ y recuerda que $\sen(2\theta) = 2 \cdot \sen\theta \cdot \cos\theta$.

  1. a) Calcula el alcance para un ángulo de disparo de $37^\circ$.
  2. b) Calcula el alcance para el ángulo complementario, $53^\circ$, y compara los dos resultados.
  3. c) Calcula la altura máxima y el tiempo de vuelo en cada uno de los dos casos.
  4. d) Explica qué propiedad tienen los pares de ángulos complementarios en el tiro parabólico y qué se gana y qué se pierde al elegir el ángulo más alto.
Resolver

Composición de movimientos rectilíneos: barcas y corrientes

Con $F_1=4$ a $90^\circ$ (la barca, perpendicular a la orilla) y $F_2=1{,}5$ a $0^\circ$ (la corriente, paralela a la orilla), la resultante $R$ es la velocidad real de la barca respecto a tierra: avanza en diagonal, combinando el cruce con la deriva.

Practica★★☆Sin empezar
Una barca con velocidad propia de $4\ \text{m/s}$ cruza un río de $80\ \text{m}$ de anchura dirigiendo la proa perpendicular a la corriente, que arrastra a…

Una barca con velocidad propia de $4\ \text{m/s}$ cruza un río de $80\ \text{m}$ de anchura dirigiendo la proa perpendicular a la corriente, que arrastra a $1,5\ \text{m/s}$. Observa el esquema del cruce:

barca: 4 m/s corriente: 1,5 m/s trayectoria real deriva = ? 80 m
  1. a) Calcula el tiempo de cruce.
  2. b) Calcula la deriva: la distancia que la corriente la ha desplazado río abajo al llegar a la otra orilla.
  3. c) Calcula el módulo del desplazamiento total entre el punto de salida y el de llegada.
Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Un patrón de barca quiere cruzar un río de $120\ \text{m}$ de anchura llegando justo al punto de enfrente. Su barca alcanza $5\ \text{m/s}$ en agua tranquila y la…

Un patrón de barca quiere cruzar un río de $120\ \text{m}$ de anchura llegando justo al punto de enfrente. Su barca alcanza $5\ \text{m/s}$ en agua tranquila y la corriente baja a $3\ \text{m/s}$. El diagrama de velocidades se muestra en la figura.

barca: 5 m/s corriente: 3 m/s resultante = ? θ = ? enfrente 120 m
  1. a) Calcula el ángulo aguas arriba con el que debe dirigir la proa, sabiendo que cumple $\sen\theta = \frac{3}{5}$.
  2. b) Calcula el módulo de la velocidad resultante de la barca respecto a las orillas.
  3. c) Calcula el tiempo que tarda en cruzar.
Resolver
Practica★★★Sin empezar
Una barca capaz de navegar a $5\ \text{m/s}$ en agua tranquila debe cruzar un río de $100\ \text{m}$ de anchura con una corriente de $3\ \text{m/s}$. a) Si dirige la…

Una barca capaz de navegar a $5\ \text{m/s}$ en agua tranquila debe cruzar un río de $100\ \text{m}$ de anchura con una corriente de $3\ \text{m/s}$.

  1. a) Si dirige la proa perpendicular a la orilla, calcula el tiempo de cruce, la deriva y el módulo del desplazamiento total.
  2. b) Si quiere llegar justo al punto de enfrente, calcula el ángulo aguas arriba que debe tomar (cumple $\sen\theta = \frac{3}{5}$), la velocidad resultante y el tiempo de cruce.
  3. c) Compara ambas estrategias y razona cuál minimiza el tiempo de cruce y cuál minimiza la distancia recorrida sobre el agua, apoyándote en los resultados obtenidos.
Resolver

Resumen

Ver todos los ejercicios de este apartado