Establece un sistema de referencia con origen de coordenadas en el punto A, con eje OX horizontal con sentido positivo hacia la derecha, y con eje OY vertical con sentido positivo hacia arriba, todo según tu figura.
Luego, tienes los datos iniciales:
xi = 0, yi = 0 (componentes de la posición inicial),
vx = 2 m/s, vyi = 0 (componentes de la velocidad inicial),
ax = 0, ay = -g = -9,8 m/s2 (componentes de la aceleración).
1°)
Para el trayecto desde el punto A hasta el punto señalado (1),
planteas las ecuaciones de posición y de velocidad de Tiro Oblicuo (o Movimiento Parabólico), reemplazas datos, resuelves coeficientes, cancelas término nulos, y queda (observa que consideramos que el instante inicial para esta etapa es: ti = 0):
x = 2*t,
y = -4,9*t2,
vx = 2,
vy = -9,8*t;
luego, planteas la condición de llegada al punto de impacto señalado (1): x = d = 0,2 m, reemplazas el dato en la primera ecuación, y queda:
0,2 = 2*t, y de aquí despejas: t1 = 0,1 s, que es el instante de impacto en el punto señalado (1),
luego reemplazas este valor en la segunda ecuación, resuelves, y queda: y1 = -0,049 m = -4,9*10-2 m = -4,9*1*10-2 m, que es la ordenada de la posición del punto señalado (1),
luego, reemplazas el valor del instante de tiempo en la cuarta ecuación, y queda: vy1 = -9,8*10-1 m/s = -9,8*1*10-1 m/s, que es la componente vertical de la velocidad.
2°)
Para el trayecto desde el punto señalado (1) hasta el punto señalado (2),
observa que tienes en tu enunciado que el choque es elástico, por lo que tienes que la componente horizontal de la velocidad mantiene su módulo pero cambia de sentido, y que la componente vertical de la velocidad permanece inalterada, y observa que los datos iniciales para esta etapa son:
xi = d = 0,2 m, yi = -4,9*10-2 m,
vxi = -2 m/s, vyi = -9,8*10-1 m/s,
ax = 0, ay = -9,8 m/s2;
luego, planteas las ecuaciones de posición y de velocidad de Tiro Oblicuo (o Movimiento Parabólico), reemplazas datos, resuelves coeficientes, cancelas término nulos, y queda (observa que consideramos que el instante inicial para esta etapa es: ti = 0):
x = 0,2 - 2*t,
y = -4,9*10-2 - 4,9*t2,
vx = -2,
vy = -9,8*10-1 - 9,8*t;
luego, planteas la condición de llegada al punto de impacto señalado (1): x = 0, reemplazas el dato en la primera ecuación, y queda:
0 = 0,2 - 2*t, y de aquí despejas: t2 = 0,1 s,
luego reemplazas este valor en la segunda y en la cuarta ecuación, resuelves, y queda: y2 = -4,9*2*10-2 m, vy2 = -9,8*2*10-1 m/s.
3°)
Para el trayecto desde el punto señalado (2) hasta el punto de impacto (3),
observa que tienes en tu enunciado que el choque es elástico, por lo que tienes que la componente horizontal de la velocidad mantiene su módulo pero cambia de sentido, y que la componente vertical de la velocidad permanece inalterada, y observa que los datos iniciales para esta etapa son:
xi = 0, yi = -4,9*2*10-2 m,
vxi = 2 m/s, vyi = -9,8*2*10-1 m/s,
ax = 0, ay = -9,8 m/s2;
luego, planteas las ecuaciones de posición y de velocidad de Tiro Oblicuo (o Movimiento Parabólico), reemplazas datos, resuelves coeficientes, cancelas término nulos, y queda (observa que consideramos que el instante inicial para esta etapa es: ti = 0):
x =2*t,
y = -4,9*2*10-2 - 4,9*t2,
vx = 2,
vy = -9,8*2*10-1 - 9,8*t;
luego, planteas la condición de llegada al punto de impacto (3): x = 0,2 m, reemplazas el dato en la primera ecuación, y queda:
0,2 = 2*t, y de aquí despejas: t3 = 0,1 s,
luego reemplazas este valor en la segunda y en la cuarta ecuación, resuelves, y queda: y3 = -4,9*3*10-2 m, vy3 = -9,8*3*10-1 m/s.
b)
Observa que a partir de las componentes verticales de las posiciones de los puntos de impacto (y1, y2, y3), y de las componentes verticales de las velocidades del móvil en los puntos de impacto (vy1, vy2, vy3), puedes inferir las expresiones generales:
yn = -4,9*n*10-2 m (componente vertical de la posición del punto de impacto número n),
vyn = -9,8*n*10-1 m/s (componente vertical de la velocidad en el punto de impacto número n),
con n ∈ N,
y observa que la bola tarda 0,1 s en desplazarse desde un punto de impacto hasta el punto siguiente, por lo que la expresión general de los intervalos de de tiempo desde el punto A hasta un punto de impacto genérico queda:
Δtn = 0,1*n s,
con n ∈ N.
a)
Evalúas las expresiones genéricas para n = 4, y queda:
y4 = -4,9*4*10-2 = -0,196 m,
vy4 = -9,8*4*10-1 = -3,92 m/s,
Δt4 = 0,1*4 = 0,4 s.
c)
Evalúas las expresiones genéricas para n = 10, y queda:
y10 = -4,9*10*10-2 = -0,49 m,
vy10 = -9,8*10*10-1 = -9,8 m/s,
Δt4 = 0,1*10 = 1 s.
Espero haberte ayudado.