Observa que ambos móviles se desplazan primero con Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado, y luego con Movimiento Rectilíneo Uniforme, y observa que la posición final y la velocidad final de su primera etapa son la posición inicial y la velocidad inicial de su segunda etapa.
Consideramos un eje de posiciones OX con origen en el punto de partida, y sentido positivo coincidente con el sentido de movimiento de los móviles.
Luego, para la primera etapa del patinador tenemos: t0 = 0, x0 = 0, v0 = 0, a = 4,5 m/s2,
su ecuación de movimiento es: x = (1/2)*4,5*t2 = 2,25*t2, y su posición final es:
x = 2,25*32 = 20,25 m;
y su ecuación de velocidad es: v = 4,5*t, y su velocidad final es:
v = 4,5*3 = 13,5 m/s.
Luego, para su segunda etapa tenemos: t0 = 3 s, v = 13,5 m/s (constante),
su ecuación de movimiento es:
x = 20,25 + 13,5*(t - 3),
y su ecuación de velocidad es:
v = 13,5.
Finalmente, la expresión de la función de posición para el patinador queda:
xp =
2,25*t2 para 0 ≤ t ≤ 3
20,25 + 13,5*(t - 3) para t > 3
Luego, para la primera etapa del ciclista tenemos: t0 = 1,5 s, x0 = 0, v0 = 0, a = 2,75 m/s2,
su ecuación de movimiento es: x = (1/2)*2,75*(t - 1,5)2 = 1,375*(t - 1,5)2, y su posición final es (t = 1,5 + 6,25 = 7,75 s):
x = 1,375*(7,75 - 1,5)2 = 53,7109375 m;
y su ecuación de velocidad es: v = 2,75,5*(t - 1,5), y su velocidad final es:
v = 2,75*(7,75 - 1,5) = 17,1875 m/s.
Luego, para su segunda etapa tenemos: t0 = 7,75 s, v = 17,1875 m/s (constante),
su ecuación de movimiento es:
x = 53,7109375 + 17,1875*(t - 7,75),
y su ecuación de velocidad es:
v = 17,1875.
Finalmente, la expresión de la función de posición para el patinador queda:
xc =
1,375*(t - 1,5)2 para 1,5 ≤ t ≤ 7,75
53,7109375 + 17,1875*(t - 7,75) para t > 7,75
Luego, evaluamos posiciones en los instantes notables, y los consignamos en una tabla:
t xp xc
0 0 0 instante de partida del patinador
1,5 5,0625 0 instante de partida del ciclista el patinador va adelante
3 20,25 3,09375 el patinador cambia su movimiento el patinador va adelante
7,75 84,375 53,7109375 el ciclista cambia su movimiento el patinador va adelante
Luego, observa que el instante de encuentro se produce cuando ambos móviles se desplazan con Movimiento Rectilíneo Uniforme, por que planteamos la condición de encuentro:
xp = xc, reemplazamos expresiones y queda:
20,25 + 13,5*(t - 3) = 53,7109375 + 17,1875*(t - 7,75), distribuimos agrupamientos y queda:
20,25 + 13,5*t - 40,5 = 53,7109375 + 17,1875*t - 133,203125, hacemos pasajes de términos y queda:
- 3,6875*t = - 59,2421875, hacemos pasaje de factor como divisor y queda:
t ≅ 16,0657 s.
Luego, reemplazamos en la función de posición del patinador y queda:
xp ≅ 20,25 + 13,5*(16,0657 - 3) = 196,6367 m;
y puedes verificar la validez de la solución si reemplazas en la ecuación del ciclista.
Espero haberte ayudado.