Pregunta 4: respuesta libre del examen AP Physics 1 (AP de Física 1) de 2015

dos esferas idénticas se liberan de un dispositivo en el tiempo de igual a cero a la misma altura h como se muestra en la figura de arriba la esfera no tiene velocidad inicial y cae al suelo a la esfera b se le da a una velocidad horizontal inicial de magnitud de cero y viaja a una distancia horizontal de antes de tocar el suelo las esferas tocan el suelo al mismo tiempo df aún cuando la esfera be ha recorrido una mayor distancia antes de tocar el suelo la resistencia al aire es insignificante los puntos de abajo representan las esferas ahí ve dibuja un diagrama de cuerpo libre mostrando y etiquetando las fuerzas no los componentes ejercidas en cada esfera en el tiempo de efe entre 2 aquí tenemos nuestras esferas y cuando esta cosa se libera la esfera cae directamente y la esfera ve en la dirección vertical caer a la misma distancia pero en la dirección horizontal tiene cierta velocidad que hará que se desplace y toque a una distancia de hacia la derecha cuando toque el suelo este suv efe y aquí arriba justo antes de que se liberen las esferas tenemos de igual a cero aquí abajo t es igual a sub efe nos piden un diagrama de cuerpo libre ente igual a de sube efe entre 2 que es cuando ambas esferas se encuentran en el aire cuando ambas esferas se encuentran en el aire la única fuerza que está actuando en ambas es la fuerza de gravedad y ya que las esferas son idénticas la fuerza de gravedad también será idéntica vamos a dibujarlas aquí está la fuerza de gravedad en la esfera y aquí está la fuerza de gravedad en la esfera ve aquí escribimos fuerza gravedad y podemos decir que su magnitud es f surge si queremos podemos etiquetar las como la masa m por el campo gravitacional g y esto es todo a la mitad de la caída la única fuerza que está actuando es la fuerza de gravedad la resistencia al aire es insignificante y la fuerza de gravedad en ambas esferas va a ser la misma ya que ambas tienen la misma masa ahora veamos el inciso b en los ejes coordenadas de abajo dibuja y etiqueta una gráfica del componente horizontal de la velocidad de la esfera y de la esfera ve como función del tiempo voy a graficar primero la esfera a ya que es ya que es bastante directo la esfera así recuerdan aquí arriba la esfera no tiene velocidad horizontal solo se va a ir moviendo y acelerando en la dirección vertical hacia abajo por lo que la esfera no tiene componente horizontal de la velocidad por lo que dibujaré una línea así sobre el eje en el valor cero durante todo el tiempo porque no tiene componente horizontal ahora con la esfera ve que esto va a ser un poco más interesante nos dice que es su velocidad inicial horizontal es be subíndice cero o mejor dicho la magnitud de su velocidad inicial horizontal es b subíndice cero ya que la resistencia al aire es insignificante va a continuar moviéndose hacia la derecha con una magnitud de b subíndice cero hasta que toque el suelo por lo que la esfera ve de aquí voy a elegir cuál quiero que sea b sub cero que es la magnitud de su velocidad horizontal por lo que la esfera b estará en esta velocidad hasta el tiempo final que vamos a decir está aquí te sube efe aquí está de igual a cero y aquí te es igual a te sube efe durante todo el tiempo que la esfera esté en el aire el componente horizontal de su velocidad será constante nada lo va a disminuir ya que la resistencia al aire es insignificante justo cuando toca el suelo la fuerza que detiene a la esfera es esencialmente la fuerza de fricción y esto hace que el componente horizontal de la velocidad llegue muy rápidamente a cero ahora resolvamos el inciso c aunque antes podríamos etiquetar esto si quisiéramos esto es la esfera b y esto es la esfera a y pueden quitar el resto de la línea de la esfera a porque ya no se va a mover después del tiempo t efe escribe en un párrafo una respuesta clara y coherente para explicar por qué las esferas alcanzan el suelo al mismo tiempo aún cuando recorren distancias diferentes incluye referencias a tus respuestas de los incisos a y ve muy bien pensemos en esto para así escribir un párrafo claro y coherente desde te igual a cero desde te igual a cero hasta igual efe la única fuerza la única fuerza que actúa la única fuerza que actúa en las esferas la fuerza de gravedad es la fuerza de gravedad con dirección hacia abajo con dirección hacia abajo / igual a 0 gente igual a cero la magnitud la magnitud de ambas velocidades la magnitud de ambas velocidades en la dirección vertical en la dirección vertical es cero después de ti igual a cero después de ti igual a cero las esferas se aceleran con la misma proporción las esferas se aceleran con la misma proporción por lo que los componentes verticales por lo que los componentes verticales de sus velocidades de sus velocidades siempre son iguales siempre son iguales recorren la misma distancia vertical y recorren la misma distancia vertical por lo que llegan al suelo al mismo tiempo permítanme leer esto de nuevo para asegurarme de que tenga sentido desde este igual a 0 hasta te iguala te sube efe la única fuerza que actúa en las esferas es la fuerza de gravedad con dirección hacia abajo entre igual a cero la magnitud de ambas velocidades en la dirección vertical es cero después de t igual a cero las esferas se aceleran con la misma proporción por lo que los componentes verticales de sus velocidades siempre son iguales y recorren la misma distancia vertical continuamos por lo que por lo que llegan al suelo por lo que llegan al suelo al mismo tiempo al mismo tiempo las esferas tienen diferente velocidad horizontal pero esto no afecta al tiempo ni a la velocidad ni a la distancia en la dirección vertical escribimos tienen diferentes velocidades tienen diferentes velocidades horizontales horizontales pero eso no afecta pero eso no afecta el tiempo en el que las esferas el tiempo el que en el que las esferas recorren la misma distancia vertical recorren la misma distancia vertical y ustedes podrían escribir más al respecto como por ejemplo el que si se suma en los componentes de dichas velocidades la esfera bet tendrá una mayor velocidad que la esfera a porque sumamos el componente vertical y horizontal de la velocidad por lo que la esfera be cubre una mayor distancia en el espacio en la misma cantidad de tiempo que la esfera pero si pensamos solamente en la dirección vertical ambas esferas recorrerán la misma cantidad de distancia en la misma cantidad de tiempo así que en la dirección vertical tienen la misma velocidad ambas comenzaron con una velocidad vertical de ser