Establece un sistema de referencia con eje de posiciones (alturas) OY vertical con sentido positivo hacia arriba, con origen de coordenadas a nivel del suelo, y con instante inicial: ti = 0 correspondiente al lanzamiento del primer proyectil.
Luego, observa que los datos iniciales para la bola:
ti = 0, yi = 0, vi = a determinar, a = -g = -10 m/s2;
luego, planteas la ecuación tiempo-posición de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado, reemplazas valores, resuelves coeficientes, cancelas términos nulos, y queda:
y = vi*t - 5*t2 (1).
a)
Planteas la condición de paso de la bola por la posición de la ventana (y = 5,6 m), y queda la ecuación:
y = 5,6 (en metros), sustituyes las expresión señalada (1), y queda:
vi*t - 5*t2 = 5,6 (en metros), restas 5,6 en ambos miembros, ordenas términos, y queda:
-5*t2 + vi*t - 5,6 = 0, divides por -5 en ambos miembros, resuelves coeficientes, y queda:
t2 - 0,2*vi*t + 1,12 = 0,
que es una ecuación polinómica cuadrática, cuyas soluciones son:
t1 = ( 0,2*vi - √(0,04*vi2 - 4,48) )/2 (para el primer instante de paso por la ventana),
t2 = ( 0,2*vi + √(0,04*vi2 - 4,48) )/2 (para el segundo instante de paso por la ventana);
luego, planteas la expresión de la diferencia entre los instantes de paso de la bola por la posición de la ventana que tienes en tu enunciado, y queda:
t2 - t1 = 3,2 (en segundos), sustituyes las expresiones correspondientes a los instantes, y queda:
( 0,2*vi + √(0,04*vi2 - 4,48) )/2 - ( 0,2*vi - √(0,04*vi2 - 4,48) )/2 = 3,2, multiplicas por 2 en ambos miembros, desarrollas términos, y queda:
0,2*vi + √(0,04*vi2 - 4,48) - 0,2*vi + √(0,04*vi2 - 4,48) = 6,4, cancelas términos opuestos, reduces términos semejantes, y queda:
2*√(0,04*vi2 - 4,48) = 6,4, divides por 2 en ambos miembros, y queda:
√(0,04*vi2 - 4,48) = 3,2, elevas al cuadrado en ambos miembros, y queda:
0,04*vi2 - 4,48 = 10,24, sumas 4,48 en ambos miembros, y queda:
0,04*vi2 = 14,72, divides por 0,04 en ambos miembros, y queda:
vi2 = 368, extraes raíz cuadrada positiva en ambos miembros (recuerda el sentido de la velocidad inicial), y queda:
vi = √(368) m/s ≅ 19,183 m/s.
b)
Reemplazas este último valor remarcado en la ecuación tiempo-posición, y queda:
y = √(368)*t - 5*t2;
luego, planteas la condición de posición de la bola a nivel del suelo, y queda:
y = 0, sustituyes la expresión de la posición, y queda:
√(368)*t - 5*t2 = 0, multiplicas en todos los términos por -1, ordenas términos, y queda:
5*t2 - √(368)*t = 0,
que es una ecuación polinómica cuadrática, cuyas soluciones son:
t1 = 0, que es el instante de lanzamiento de la bola;
t2 = √(368)/5 s ≅ 3,837 s, que es el instante en el cuál la bola vuelve a estar a nivel del suelo.
Espero haberte ayudado.