La fuerza de impacto se define como una situación en la que se realiza algún trabajo para mover un objeto a una distancia específica. Se puede interpretar como la fuerza que se produce cuando chocan dos elementos. Una colisión de objetos ocurre cuando un objeto choca con otro. La fuerza de impacto tiene un gran impacto en un objeto en un corto período de tiempo. Se denota con el símbolo F. Su unidad de medida es Newtons (N) y la fórmula dimensional viene dada por [M 1 L 1 T -2 ]. Su fórmula es igual al producto de la masa por la velocidad de un cuerpo al doble del tiempo empleado. En otras palabras, es la relación entre la energía cinética que posee un cuerpo y la distancia recorrida por él.
Fórmula de fuerza de impacto
F = mv/2t
dónde,
F es la fuerza de impacto,
m es la masa del cuerpo,
v es la velocidad del cuerpo,
t es el tiempo empleado.
Derivación
Considere un objeto de masa m que se mueve con una velocidad v cuando se realiza un trabajo W sobre él. La fuerza aplicada es F y mueve el objeto a una distancia de d unidades durante t segundos.
Sabemos que el trabajo realizado es igual al producto de la fuerza aplicada y la distancia recorrida.
W = Fd ⇢ (1)
Además, el trabajo realizado es igual a la energía cinética del cuerpo.
W = EC = 1/2 mv 2 ⇢ (2)
De (1) y (2) obtenemos,
Fd = 1/2 mv 2
F = mv 2 /2d
Poniendo d = vt, obtenemos,
F = mv 2 /2vt
F = mv/2t
Esto deriva la fórmula para la fuerza de impacto que actúa sobre un cuerpo.
Ejemplos de problemas
Problema 1: Calcular la fuerza de impacto que actúa sobre un objeto de 2 kg de masa, velocidad de 4 m/s durante 2 segundos.
Solución:
metro = 2
v = 4
t = 2
Usando la fórmula que obtenemos,
F = mv/2t
= 2 (4) / 2 (2)
= 8/4
= 2 norte
Problema 2: Calcular la fuerza de impacto que actúa sobre un objeto de 3 kg de masa, velocidad de 8 m/s durante 3 segundos.
Solución:
metro = 3
v = 8
t = 3
Usando la fórmula que obtenemos,
F = mv/2t
= 3 (8) / 2 (3)
= 24/6
= 4 norte
Problema 3: Calcula la masa del cuerpo si la fuerza de impacto que actúa sobre un objeto es de 10 N y la velocidad es de 5 m/s durante 4 segundos.
Solución:
F = 10
v = 5
t = 4
Usando la fórmula que obtenemos,
F = mv/2t
=> m = 2 pies/v
= 2 (10) (4) / 5
= 16 kg
Problema 4: Calcular la velocidad del cuerpo si la fuerza de impacto que actúa sobre un objeto es de 14 N de masa es de 2 kg durante 2 segundos.
Solución:
Tenemos,
F = 14
metro = 2
t = 2
Usando la fórmula que obtenemos,
F = mv/2t
=> v = 2 pies/m
= 2 (14) (2) / 2
= 28 m/s
Problema 5: Calcula el tiempo que tarda el cuerpo si la fuerza de impacto que actúa sobre un objeto es de 30 N, la masa es de 4 kg y la velocidad es de 15 m/s.
Solución:
F = 30
metro = 4
v = 15
Usando la fórmula que obtenemos,
F = mv/2t
=> t = mv/2F
= 4 (15) / 2 (30)
= 60/60
= 1 segundo
Problema 6: Calcular la fuerza de impacto que actúa sobre un objeto de energía cinética de 20 J si la distancia recorrida es de 2 m.
Solución:
mi = 20
re = 2
Usando la fórmula que obtenemos,
F = E/d
= 20/2
= 10N
Problema 7: Calcular la energía cinética de un cuerpo si la fuerza de impacto que actúa sobre un objeto es de 40 N y la distancia recorrida es de 4 m.
Solución:
F = 40
re = 4
Usando la fórmula que obtenemos,
F = E/d
=> E = Fd
= 40 (4)
= 160J