5.2 Lanzamiento oblicuo

También puedes aplicar el Principio de Superposición en el lanzamiento de un proyectil con una velocidad inicial que forma un ángulo con la horizontal.

 

Velocidad en el lanzamiento oblicuo

Si consideras que en el instante inicial (t = 0) la posición del móvil y su velocidad son:

Si tienes en cuenta que se suele disponer del módulo de la velocidad inicial y del ángulo que forma con la horizontal:


Puedes obtener la velocidad en cualquier instante, recordando el movimiento rectilíneo y teniendo en cuenta que la aceleración es la de la gravedad (-g al ir hacia abajo):

 


Posición en el lanzamiento oblicuo

Teniendo en cuenta que la aceleración es -g, la ecuación de la posición es:

Agrupando los términos en forma vectorial:

Fíjate en que puedes considerar que el cuerpo cambia de posición debido a dos términos: el primero, la velocidad inicial, y el segundo, la acción de la gravedad.


Esto quiere decir que, si no hubiera aceleración gravitatoria, el cuerpo continuaría moviéndose a lo largo de una trayectoria recta en la dirección del vector velocidad inicial.

Por tanto, la distancia vertical, que el cuerpo "cae " desde la línea de la trayectoria recta, es la misma distancia que recorrería un cuerpo que cae libremente durante el mismo tiempo.

 

Ecuación de la trayectoria

Puedes escribir la ecuación de la trayectoria despejando el tiempo t entre las ecuaciones de las dos componentes del vector de posición:

Considerando que x0=0, resulta que:

que es una ecuación de segundo grado cuya representación gráfica es una parábola. Es decir, el movimiento de los proyectiles es parabólico.

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¿Dónde hay que situar el origen del sistema de referencia?

De forma general, en la posición más baja y más a la izquierda que pueda ocupar el móvil, para que todas las posiciones verticales y horizontales sean positivas, de acuerdo con los ejes usados en Matemáticas.


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En el fútbol

En un partido de fútbol, el portero debe sacar situando el balón en un punto del borde del área pequeña. Para ello lo impulsa con una velocidad de 16 m/s, formando un ángulo de 37º con la horizontal. ¿Cuál es la ecuación del movimiento del balón? ¿Y la velocidad en función del tiempo? ¿Cuál es la ecuación de su trayectoria?


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Altura máxima y alcance

Lanzas un objeto con una velocidad de 50 m/s y un ángulo de 60º. Utiliza el simulador para saber la altura máxima a la que asciende, el alcance máximo y el tiempo de vuelo. Repite el proceso con ángulos de 45º y de 60º, anotando los resultados en una tabla.

¿Cómo varía el alcance con el ángulo? ¿Y la altura máxima? ¿Y el tiempo de vuelo? Prueba con otros valores de velocidad inicial y de ángulo para comprobar la validez general de tus conclusiones.




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En el campo de golf

Un golfista lanza una bola desde lo alto de un acantilado de 50 m de altura con una velocidad inicial de 25 m/s y con un ángulo de 45º sobre la horizontal. Tienes que determinar:

a) el tiempo que tarda en llegar la bola al agua.

b) la distancia, medida sobre la horizontal, que recorre la bola hasta introducirse en el agua.

c) la velocidad de la bola cuando llega al agua.



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Lanzamientos vertical, horizontal y oblicuo

No debes pensar que son tres situaciones diferentes, que se resuelven con ecuaciones y planteamientos distintos: el caso general es el del lanzamiento oblicuo, que se reduce al vertical si el ángulo de lanzamiento es de 90º (hacia arriba) o de -90º (hacia abajo), y al horizontal si el ángulo es de 0º (hacia la derecha) o de 180º (hacia la izquierda).