Un aeroplano está volando horizontalmente a una altura h con velocidad v. En el instante en el que el aeroplano está directamente sobre un cañón antiaéreo, el cañón dispara al aeroplano. Calcule la velocidad mínima vo y el ángulo de apunte que requiere el proyectil para darle al aeroplano.
¿Alguna idea? Me tiene desesperado este ejercicio porque no sé ni cómo empezarlo. Es de universidad pero se supone que es repaso de bachiller.
Pon las ecuaciones sustituye y tienes que derivar la ecuación de v e igualar a 0 para sacar un minimo
Que tal, la respuesta seria
tanθ ≥ (√2gh)/v
y la velocidad "minima" seria cuando se cumple la igualdad
(v=velocidad del aeroplano, g=gravedad, h=altura de vuelo del aeroplano)
Pista: olvidate de intentar despejar la velocidad del proyectil o el angulo de apunte, debes despejar el tiempo, y usar el discriminante de la ecuacion cuadratica
Creo que es como dices, Rodrigo, pero por más que lo intento no soy capaz de llegar a esa respuesta.
pues tienes que plantear las condiciones primero: si te imaginas que sus trayectorias son curvas en el plano xy, el aeroplano parte de (0,0), y el aeroplano en (0,h), el proyectil chocara cuando estas curvas se intersecten. Las ecuaciones de estas curvas serian:
x₁ = vt
y₁ = h
(ecuaciones del aeroplano)
x₂ = Vo cosθ t
y₂ = Vo senθ t - (1/2)gt²
(ecuaciones del proyectil)
La condiciones para que ambas curvas se intersecten es que x₁=x₂, e y₁=y₂, llegando a:
v = Vo cosθ......(fijate en esta formula, como "v" es constante, si Vo aumenta, cosθ disminuye, lo cual da que si Vo aumenta, el angulo θ aumenta)
h = Vo senθ t - (1/2)gt²
usando la primera ecuacion, reemplazas Vo en la segunda ecuacion y queda:
h = v tanθ t - (1/2)gt²
0 = (1/2)gt² - v tanθ t + h
ahora si recuerdas la formula para resolver una ecuación de segundo grado, en este caso para averiguar "t" queda:(1/2g) [ v tanθ ± √(v² tan²θ - 2gh) ]
Ahora lo principal viene ahora, "t debe ser positiva", pues obviamente no tiene sentido un tiempo negativo. Lo primero a observar es el signo "± ", y observar si "t" se vuelve negativo: para "+" no hay problema, pero para "-" no sabemos, sin embargo se puede demostrar que v tanθ ≥ √(v² tan²θ - 2gh) , por tanto tampoco daria negativo.
Luego, ya que estamos hablando en numeros reales, lo que esta bajo el signo de raiz debe ser mayor o igual a cero, es decir:
v² tan²θ - 2gh ≥ 0
tanθ ≥ (√2gh)/v
Ahora, de acuerdo a la relacion (v = Vo cosθ): supongamos que tenemos un angulo tal que:
tanθ = (√2gh)/v
Si aumentamos el angulo de esta igualdad, la condicion tanθ ≥ (√2gh)/v se seguiria cumpliendo (si en angulo θ aumenta, tanθ aumenta), luego la variable "Vo" tambien aumentaria, asi que con tal de mantener "Vo" en su minimo, el minimo angulo permitido para que "Vo" sea minima es θ = arctan[ (√2gh)/v ]