Yaser
Una bala pierde 1/20 de su velocidad al atravesar una tabla. La menor cantidad de tablas necesarias para detener la bala es
a) 20 b) 21 c) 10 d) 11
Paso a paso, por favor. Gracias.
Vamos con una orientación.
Aquí considera que "am" expresa a la aceleración media de la bala, cuando atraviesa todas las tablas hasta detenerse; luego, considera su desplazamiento a través de la primera tabla, y observa que puedes establecer un sistema de referencia con origen de coordenadas en el punto de ingreso de la bala a la tabla, con eje OX con dirección y sentido positivo acordes al desplazamiento de la bala, a continuación planteas la ecuación velocidad-desplazamiento de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado, y queda (observa que designamos con "L" al espesor de la tabla):
v2 - vi2 = 2*am*(x - xi),
aquí reemplazas el valor de la posición inicial: xi = 0, y queda:
v2 - vi2 = 2*am*(x - 0),
ahora cancelas el término nulo en el agrupamiento, y queda:
v2 - vi2 = 2*am*x (*),
a continuación sustituyes expresiones correspondientes a los datos finales:
x = L (posición final),
v = vi - (1/20)*vi = (19/20)*vi (velocidad final), y queda:
[(19/20)*vi]2 - vi2 = 2*am*L,
aquí resuelves la expresión en el primer término, y queda:
(361/400)*vi2 - vi2 = 2*am*L,
ahora reduces términos semejantes en el primer miembro, y queda:
-(39/400)*vi2 = 2*am*L,
y a continuación despejas:
am = -(39/800)*vi2/L,
que es la expresión de la aceleración media de la bala, en función de su velocidad inicial al ingresar a la primera tabla, y del espesor de la misma,
a continuación susituyes la expresión de la aceleración media señalada (1) en la ecuación señalada (*), y queda:
v2 - vi2 = 2*[-(39/800)*vi2/L]*x
aquí resuelves el coeficiente y la expresión en el segundo miembro, y queda:
v2 - vi2 = -(39/400)*vi2*x/L (1);
luego, puedes designar con "n" a la cantidad de tablas que atraviesa la bala hasta detenerse, y a continuación observa que tienes los datos finales:
x = n*L (posición final),
v = 0 (velocidad final),
ahora susituyes estas dos expresiones en la ecuación señalada (1), y queda:
0 - vi2 = -(39/400)*vi2*n*L/L,
aquí cancelas el término nulo en el primer miembro, simplificas expresiones en el segundo miembro, y queda:
-vi2 = -(39/400)*vi2*n,
a continuación divides por -vi2 en ambos miembros, y queda:
1 = (39/400)*n,
y de aquí despejas:
n = 400/39 ≅ 10,256,
y aquí observa que la bala atraviesa diez tablas, y queda incrustada en la undécima tabla, por lo que puedes concluir que la opción (d) es la respuesta correcta.
Espero haberte ayudado.