Se lanza una pelota verticalmente hacia arriba. ¿Durante cuánto tiempo la pelota permanece estacionaria en el punto más alto de su trayectoria?

4.5.2017 – “Se lanza una pelota verticalmente hacia arriba. ¿Por cuánto tiempo la pelota permanece estacionaria en el punto más alto de su trayectoria?

Mi intuición es que el tiempo es [matemáticas] cero [/ matemáticas]. Eso podría ser un poco contra-intuitivo para algunas personas porque la velocidad es cero en el punto más alto. Entonces justifiquemos mi intuición.

En cuanto a la parte superior de la trayectoria como el origen de una coordenada vertical [matemática] y [/ matemática], considere el tiempo necesario para pasar de [matemática] y = -h [/ matemática] a [matemática] y = 0 [/ matemática] y volver a [matemática] y = -h [/ matemática]. Asumiré una aceleración constante [math] -g [/ math] y, ahorrando al lector los detalles *, el resultado es [math] time = 2 \ sqrt {\ frac {2h} {g}} [/ math].

El tiempo en el punto más alto es menor que este tiempo para cualquier valor de [math] h [/ math], sin importar cuán pequeño sea.

La única ‘duración’ de tiempo que satisface esto es [matemática] cero [/ matemática].


* Usando la ecuación para la aceleración constante, [math] s = ut + \ frac {1} {2} a {t} ^ {2} [/ math], donde [math] s = distancia [/ math], [math] u = velocidad inicial [/ matemática] [matemática] [/ matemática], [matemática] a = aceleración [/ matemática] y [matemática] t = tiempo [/ matemática].


Esta es una buena pregunta: las matemáticas son simples, pero nos pide que pensemos en estados de movimiento instantáneos. Editar: este tema se repite en un comentario y mi respuesta.

La respuesta matemática es (por supuesto) cero.

Pero, en verdad, las bolas no son masas puntuales: no son perfectamente rígidas y todas giran un poco en vuelo. Entonces, a medida que la pelota alcanza la altura máxima, parte de ella seguirá disminuyendo su velocidad hasta detenerse mientras que el resto ya comenzó a moverse hacia abajo; nunca habrá un momento en que toda la pelota esté completamente estacionaria. Sin embargo, esto significa que las partes que SON estacionarias pueden estar estacionarias por más de cero tiempo.

El diablo está en los detalles aquí.

Sin embargo, para todos los propósitos “normales”, la pelota es estacionaria por cero segundos.

Está ahí por un momento.

Teóricamente, la respuesta que busca puede ser más explícita si define la tasa límite de aceleración / desaceleración. De esta manera podemos calcular el período de tiempo dentro del cual permanece “casi estacionario”.

Teóricamente, cero. En la práctica, dadas las corrientes de aire, etc., poco tiempo.

Las matemáticas pueden dar resultados divertidos. Si tiene un segmento de línea e integra el área debajo de la línea, obtiene Área. Si saca un punto en el segmento de línea, aún obtiene Área. Si saca todos los puntos numerados racionalmente (un número infinito) y realiza la integración, el área sigue siendo Área. No te preocupes.

Por supuesto, quise decir cero segundos, en lugar de cero horas. (broma)

bueno, la velocidad es: [matemática] v (t) = v_0 – gt [/ matemática] y ser estacionario significa tener 0 velocidad (permanecer quieto) así que si tienes [matemática] v (t) = 0 [/ matemática] solo para [math] t = v_0 / g [/ math], ¿cuánto tiempo lleva? la velocidad es una función continua, por lo que supongo que la respuesta es solo un [matemático] \ varepsilon \ a 0 [/ matemático]

La pelota lanzada nunca es estacionaria en el sentido de que permanece a la misma altura durante un período de tiempo entre el período en que sube y el período en que cae. Cambiará constantemente de velocidad y no se mantendrá a velocidad vertical cero por ningún período de tiempo.