Pregunta extraña sobre el movimiento de un proyectil

La pregunta es la siguiente:

Se lanza una pelota desde un punto O hacia una pared vertical de tal manera que, después de rebotar en la pared, vuelve a O sin golpear el suelo. La velocidad inicial de la pelota tiene magnitud tu y esta en un angulo θ por encima de la horizontal. Cuando la pelota golpea la pared, la componente horizontal de su velocidad se invierte y se reduce a la mitad, pero la componente vertical no cambia.

(i) Demuestre que tu 2 pecado 2 θ = 3 gramo b , dónde b es la distancia horizontal de la pared desde O .

(ii) El punto PAG en el que la pelota golpea la pared está a una altura 2 9 b por encima del nivel de O . Encontrar tu en términos de b y gramo .

(iii) La pelota es lanzada nuevamente desde O con la misma velocidad tu , golpea la pared en el punto q , diferente de PAG y vuelve a O sin golpear el suelo. Encuentre, en términos de b , la altura de q por encima del suelo.

Encontré las partes (i) y (ii) relativamente sencillas de resolver, y resultó que obtuve tu = 5 gramo b para la parte (ii),

Mi pregunta es: ¿Cómo es posible que una partícula se proyecte con la misma velocidad desde el mismo punto y pueda seguir la misma trayectoria en ambos sentidos pero golpee en un punto diferente de la pared? ¿O me estoy perdiendo algo aquí?

Respuestas (2)

¿Cómo es posible que una partícula se proyecte con la misma velocidad desde el mismo punto y pueda seguir la misma trayectoria en ambos sentidos pero golpee en un punto diferente de la pared?

Misma velocidad no es lo mismo que misma velocidad. Dos proyectiles lanzados desde el mismo punto con la misma velocidad pero con diferentes ángulos seguirán trayectorias diferentes, ya que parten con velocidades diferentes.

No estoy seguro de entender el problema exactamente, así que avíseme si esto no responde a su pregunta:

Si ha resuelto la primera parte, debe estar convencido de que la partícula vuelve a O cuando se proyecta a un valor de θ que satisface la siguiente ecuación:

pecado 2 θ = 3 gramo b tu 2 .
Se puede demostrar que esta ecuación tiene dos raíces en el régimen 0 < θ < π / 2 . Vea, por ejemplo, esta respuesta de Math.SE a Two roots of arcsin(x) in the range [0,2π] . Esencialmente, todo se reduce al hecho de que pecado θ = pecado ( π θ ) , y por lo tanto que
pecado 2 θ = pecado ( π 2 θ ) = pecado ( 2 ( π 2 θ ) ) .

En otras palabras, θ y π / 2 θ son ambas soluciones a la ecuación, y por lo tanto hay dos valores de θ que satisfacen la relación especificada y, en consecuencia, ¡dos alturas que también lo hacen!