Demuestre que hay 2 valores de tiempo para los cuales un proyectil está a la misma altura. ¿Demuestra que la suma de estas 2 veces es igual al tiempo de vuelo?

Gracias por el A2A.

Sabemos que para el movimiento del proyectil, la ecuación para la coordenada y para el proyectil viene dada por

[matemáticas] y = u sin (\ theta) t – \ frac {1} {2} gt ^ 2 [/ matemáticas]

Si resolvemos esto para [math] t [/ math], usando la fórmula cuadrática, obtenemos

[matemáticas] t = \ frac {u sin (\ theta) \ pm \ sqrt {u ^ 2 sin ^ 2 (\ theta) – 2gy}} {g} [/ matemáticas]

Sin pérdida de generalidad, deje que [matemática] t_1 = \ frac {u sin (\ theta)} {g} + \ frac {\ sqrt {u ^ 2 sin ^ 2 (\ theta) – 2gy}} {g} [/ matemáticas]

y [matemáticas] t_2 = \ frac {u sin (\ theta)} {g} – \ frac {\ sqrt {u ^ 2 sin ^ 2 (\ theta) – 2gy}} {g} [/ matemáticas]

Ahora, todo lo que queda por hacer es [matemáticas] t_1 + t_2 [/ matemáticas].

Los segundos términos simplemente se cancelan.

Por supuesto, hay un caso especial donde el segundo término es cero. Esto sucede si el proyectil está en la cima de su trayectoria. Entonces [math] t_1 = t_2 [/ math] y no hay dos tiempos distintos, pero se suman al tiempo de vuelo.

Además, si iguala las cosas bajo el signo radical a cero y resuelve [math] y [/ math], ¡simplemente obtiene la altura máxima a la que llega el proyectil!

¡Espero que esto ayude!

El movimiento vertical de un proyectil es independiente de su horizontal. El movimiento vertical se rige por la ecuación.
[matemáticas] h = u_y t- \ dfrac {1} {2} g {t} ^ 2 [/ matemáticas]

Dado que desea tener el mismo valor de altura en las dos veces, ahora consideraremos [math] h [/ math] como una constante que nos deja con solo 1 variable: [math] t [/ math].

[matemáticas] \ dfrac {1} {2} g {t} ^ 2 – u_y t + h = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] {t} ^ 2 – \ dfrac {2} {g} u_y t + h \ dfrac {2} {g} = 0 [/ matemáticas]

La suma de las dos raíces es:

[matemáticas] \ dfrac {2 u_y} {g} [/ matemáticas]

[matemáticas] = \ dfrac {2 u .cos \ theta} {g} [/ matemáticas]

Que es igual al tiempo de vuelo.

La componente vertical del movimiento es independiente de la horizontal, ¿verdad? Entonces, los tiempos en que el proyectil adquiere altura h son tales que:
[matemática] h = u.sinΘ.t – 0.5gt ^ 2 [/ matemática]
[matemáticas] => gt ^ 2 – 2ut.sinΘ [/ matemáticas] [matemáticas] + 2h = 0 [/ matemáticas]

Para el polinomio ax ^ 2 + bx + c = 0, la suma de las raíces es -b / a, ya que el discriminante se cancela desde ambos lados. Entonces, la raíz es [matemática] (2u.sinΘ) / g, [/ matemática] que es independiente de la altura h, y por lo tanto es la misma para todas las alturas.

Ahora, al comienzo del viaje del proyectil, el tiempo t = 0 y la altura h = 0. Al final, también, h = 0, pero el tiempo t = T. Dado que en estos dos instantes la altura es el mismo, los tiempos deben sumar hasta [matemáticas] (2u.sinΘ) / g. [/ math] Pero la suma de los tiempos es solo 0 + T, que es T. Entonces, la suma de los dos instantes de tiempo correspondientes a la misma altura h siempre es igual al valor [math] (2u.sinΘ) / g , [/ math] que a su vez es igual a T.

El camino trazado por un proyectil es una parábola. Usando el siguiente diagrama, puedes inferir cómo puedes tener dos tiempos diferentes para la misma altura (excepto la altura máxima que se alcanza solo una vez).

Uno puede usar esto como una pista y resolver las ecuaciones de una parábola y las del movimiento de proyectiles. Solo he dado una idea gráfica de la solución.

Para un proyectil, y = usin [matemática] \ theta [/ matemática] + g [matemática] t ^ 2 [/ matemática] / 2.

Ahora, para una altura particular y1, ponerla en la ecuación anterior da 2 valores de tiempo (t), ya que la ecuación es cuadrática en ‘t’.

Además, sumando los 2 valores de ‘t’, obtenemos 2usin [math] \ theta [/ math] / g , que es la fórmula para el Tiempo total que toma el proyectil.

Espero que esto ayude.

Esto es una cuestión de simetría. Ir del suelo a la altura máxima se llama ascenso y de la altura máxima al suelo se llama descenso. Desde la simetría, el tiempo de ascenso es igual al tiempo de descenso. Entonces, dos veces de cualquier período de tiempo dará el tiempo total que llamamos tiempo de vuelo.

El segundo solo es cierto si el vuelo está en el vacío, entre puntos en el mismo nivel y en un campo gravitacional exactamente paralelo (no es una aproximación aceptable para un ICBM).

La primera es una mala manera de decir que hay (muchos) pares de veces con la misma altura en ambas ocasiones, y es cierto a menos que los niveles de origen y objetivo varíen bastante (por ejemplo, disparar un cañón desde las murallas de la ciudad a ejército atacando esos muros).