al baul

Su cañón modelo HJ99R puede disparar proyectiles en un rango de ángulos de 30 a 60 grados con respecto a la horizontal. Usted desea disparar un misil un punto ubicado a 122.5 metros delante del cañón y usted sabe que dicho modelo de cañón sólo usa una única velocidad inicial de lanzamiento de 60m/s. Calcule si podrá o no cumplir la misión. De ser posible, determine para qué ángulos es posible.

nota Singularity: para una distancia viable, siempre hay dos ángulos de lanzamiento. Los análisis de Raimundo Bastos y Juan Camilo Cardona son más completos.


Raimundo Bastos(Sat, 26 Apr 2003 16:43:29 -030). 

Está es mía respuesta a la pregunta asteroide de esta semana.
 

Bien el alcance de un cañón puede ser medido por  la fórmula del alcance máximo, que es:

 

A = (V^2 * sen 2q)/g

 

Donde:

 

A = alcance máximo del cañón;

V = velocidad inicial de lanzamiento;

g  = aceleración de la gravedad.

 

Así tenemos:

 

122,5 = (60^2*sen 2q)/10

sen 2q = 1225/3600

sen 2q = 0.340277...

sen q =  (0.340277)/2

sen q = 0,1701385

 

Entonces la misión podrá ser realizada caso el ángulo formado sea de 10° (aproximadamente) con la horizontal. O de 80° con la horizontal. Mas es inviable realizar cuesta misión con a velocidad de lanzamiento de 60m/s y los ángulos dados (que son de 30 a 60 grados).  Caso osásemos eses valores no conseguiríamos acertar el objetivo con precisión por que los alcances para valores menores que 80° e mayores que 10° tendiendo a ultrapasar la faja de 122,5 m! Eso ocurre debido al hecho del alcance mayor estar en el ángulo de 45°, de esta forma los ángulos menores de 80° e mayores que 10° son los valores de mayor poder de alcance! 


Juan Camilo Cardona(Fri, 25 Apr 2003 22:31:09 -0000). 

 

Utilizando las ecuaciones básicas: -1/2(9.8)*t^2+v0*sin(a)=dy y cos(a)*v0*t=dx, primero contando con que nuestro cañón esta en en la misma coordenada "y" que nuestro objetivo, la primera ecuación debe dy=0 (pues el proyectil debe tener nuestra misma coordenada "y"), y dx=122.5 ya que hemos recorrido los 122.5 metros.

 

tenemos -1(1/2)*9.8*t^2+60*sin(a)*t=0 y cos(a)*60*t=122.5, si despejamos en la primera el tiempo t=2*60*sin(a)/9.8, reemplazando en la segunda cos(a)*sin(a)*2*60^2/9.8=122.5 como sin(a)*cos(a)*2=sin(2a), sin(2a)=122.5*9.8/(60^2), para hallar "a" utilizamos el seno inverso contando que tenemos 2 respuestas, la de la calculadora y el ángulo en el cuadrante 2 que se haya 180-2a, con esto hallamos los dos ángulos posibles: 9.73983 y 80.26016, estos no están en el rango de ángulos que necesitamos por lo tanto no podemos cumplir la misión.


Fernando Alonso Vélez(Mon, 21 Apr 2003 10:41:25 -0500). 
Se sabe que la distancia a la cual se desea que llege el misil es de 122.5 m con una velocidad inicial de 60 m/s.   Para ello podemos emoplear la siguiente furmula de movimiento parabolico que generalmente se aplica para hallar el alcance maximo

 X=(V^2*Sen 2y)/g
 
donde V: Velocidad inicial 60 m/s.
           y: Angulo
           g: Aceleracion de la gravedad
 
Por tanto si despejamos el angulo y se tendra:
 
V^2*Sen 2y = X*g
Sen 2y = (X*g)/V^2
2y = Sen ^-1[(X*g)/V^2]
y =(1/2) Sen ^-1[(X*g)/V^2]
 
de donde:
 
y = (1/2) Sen ^-1[(122.5m*9.8m/s^2)/(60 m/s)^2]
 
y = 9 grados 44 minutos
 
De esto se deduce que con dicho cañon no es posible alcanzar tal distancia pues el rango de angulo que posee no permite ubicarlo en tal valor.

Juan Diego Aguirre(Sat, 26 Apr 2003 10:13:41 -0500). 

 
Tenemos la distancia, la velocidad inicial, el valor de la fuerza de gravedad y debemos hallar el angulo necesario para batir la distancia.
asi:
x = 122,5 m
Vo = 60 m/s
g = 9,8 m/s
²
Utilizamos la ecuacion cinematica que me permite utilizar estas variables para hallar el angulo de disparo:
x = (Vo² Sen2Î)/g
y reemplazamos..
122,5 m = ((60 m/s)² * Sen2Î)/ 9,8 m/s²
Despejamos la incognita...
Sen2Î = (122,5 m * 9,8 m/s²) / 3600 m²/s²
Sen2Î = 0,3334
2Î = 19,479
Î = 9,73º
lo que es igual a... 9º 44´ 23
A cada angulo de disparo, correspondera una distancia. Entre más alto el angulo, más cercano al cañon caera el proyectil, a más bajo el angulo, más lejos del cañon caera el proyectil (hasta cierto punto).
 
Como este angulo de 9º 44´ 23", no esta en el rango de movimiento del cañon, la conclusion es que no es posible alcanzar el objetivo con este vejete militar.

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