¿Cuál es la velocidad de aterrizaje de un objeto que se lanza verticalmente hacia abajo con una velocidad de 5 m / s desde una altura de 25 m?

Todavía me molesta cuando veo tantas respuestas de Quora que eligen ignorar un paso importante. . . elija una convención de letreros y sígala. Esta pregunta es trivial (o flukey) en ese sentido porque ignorar la convención de signos todavía conduce a una respuesta correcta. Especialmente cuando se usa la ecuación 3 (a continuación) ya que se pierde un valor negativo cuando la velocidad se eleva al cuadrado.

Las tres ecuaciones de movimiento de Newton se utilizan para resolver este tipo de preguntas.

[matemática] S = V_ {i} t + \ frac {1} {2} en ^ {2} [/ matemática] ————– ecuación 1

[matemáticas] V_ {f} = V_ {i} + en [/ matemáticas] ————— ecuación 2

combina la ecuación 1 y la ecuación 2 para eliminar “t” da

[matemáticas] V_ {f} ^ {2} -V_ {i} ^ {2} = 2aS [/ matemáticas] ————— ecuación 3

Se recomienda encarecidamente observar sus signos en estas ecuaciones. En un sistema de coordenadas convencional, las velocidades son arriba = positivo, abajo = negativo y la aceleración debida a la gravedad siempre apunta hacia abajo, así que [matemática] a_ {y} = – 9.81 m / s ^ {2} [/ matemática]

Considere la ecuación 3 escrita en la dirección y:

[matemáticas] (V_ {f}) _ y ^ {2} – (V_ {i}) _ y ^ {2} = 2a_yS_y [/ matemáticas]

En esta forma de la ecuación, la distancia se mide desde el punto inicial t. Recuerda nuestra convención de signos. Si la posición final está por debajo del punto de partida, [math] S_ {y} [/ math] será un número negativo. En su problema, la posición final está por debajo del punto de partida, por lo que [math] S_ {y} = – 25 [/ math]

Además, [matemáticas] (v_ {i}) _ {y} = – 5 \ frac {m} {s} [/ matemáticas]

La ecuación 3 se convierte en:

[matemáticas] V_ {f} ^ {2} – (- 5 ^ 2) = 2 (-9.81) (- 25) [/ matemáticas]

[matemáticas] V_ {f} = 22.7 \ frac {m} {s} [/ matemáticas]

Nuestra calculadora solo da la respuesta positiva cuando saca la raíz cuadrada. La respuesta es en realidad [matemática] -22.7 \ frac {m} {s} [/ matemática] o [matemática] 22.7 \ frac {m} {s} [/ matemática] hacia abajo.

La velocidad de aterrizaje significa la velocidad final.

Por lo tanto, usando la tercera ecuación de movimiento bajo la influencia de la gravedad, podemos obtener la respuesta.

3a ecuación:

[matemáticas] v ^ {2} = u ^ {2} + 2gh [/ matemáticas]

v es la velocidad final, u es la velocidad inicial, g es la aceleración debida a la gravedad yh es la altura. Aquí usaremos [matemática] 10m / s ^ {2} [/ matemática] como la aceleración.

Por lo tanto, [matemáticas] v ^ {2} = 5 ^ {2} + 2 × 10 × 25 [/ matemáticas]

[matemáticas] v ^ {2} = 25 + 500 [/ matemáticas]

[matemáticas] v ^ {2} = 525 [/ matemáticas]

[matemáticas] v = \ sqrt {525} \\ [/ matemáticas]

[matemáticas] v = 22,91 m / s [/ matemáticas]

Esa es la respuesta.

Una vez que tome la Física 1 de la universidad, podrá calcular esto a partir de la mecánica newtoniana y los efectos de resistencia al aire que determinan la velocidad terminal de los objetos que caen a través del aire fluido.

(También debe conocer la forma del objeto y su masa. La respuesta aproximada es 5.06 m / s)

Bueno … Con los supuestos habituales (como sin resistencia al aire, objeto no elástico, no lleno de helio, etc.)

[matemáticas] v ^ 2 = u ^ 2 + 2aS [/ matemáticas]

[matemáticas] v = \ sqrt {5 ^ 2m ^ 2s ^ {- 2} +2 \ veces9.81ms ^ {- 2} \ veces25m} [/ matemáticas]

[matemáticas] = 22.7ms ^ {- 1} [/ matemáticas]

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