En física, el gran científico Isaac Newton tuvo un gran impacto y en la mecánica newtoniana, el impulso es una cantidad vectorial que es el producto de la masa y la velocidad de un objeto o partícula. El impulso se mide en la unidad estándar de un kilogramo – metro por segundo (kg m / s o kg ms -1 ). Una cantidad que tiene magnitud pero no tiene una dirección particular se describe como escalar, mientras que una cantidad que tiene magnitud y actúa en una dirección particular se describe como una cantidad vectorial.
Impulso
“Masa en movimiento” es una declaración corta y precisa para la definición de impulso. Todos los objetos tienen masa, por lo que si un objeto de masa distinta de cero se está moviendo, entonces tiene algo de impulso. La cantidad de impulso que tiene un objeto depende principalmente de dos variables,
- ¿Cuántas cosas se mueven?
- ¿Qué tan rápido se mueven las cosas?
Depende directamente de la masa y la velocidad. En términos de una ecuación, el impulso de un objeto es igual a la masa del objeto por la velocidad del objeto.
Momento = masa × velocidad
En física, el símbolo de la cantidad de movimiento es la p minúscula. Por lo tanto, la ecuación anterior se puede reescribir como:
pags = metro × v
Dirección del impulso
Aunque la dirección de la cantidad de movimiento se puede expresar de varias formas, dependiendo del número de dimensiones involucradas, se afirma que la «dirección de la cantidad de movimiento es la misma que la dirección de la velocidad». Este principio se puede entender mejor con el siguiente ejemplo,
La cantidad de movimiento es directamente proporcional a la velocidad, tomemos un camión de 1000 kg que se mueve a 20 m/s con respecto a la superficie de una carretera, viajando hacia el norte. Si se conduce el camión, entonces el impulso del camión es relativo al cuerpo de la persona que conduce el camión, que es cero. Y si una persona se para al lado de la carretera, la cantidad de movimiento del camión relativa a esa persona es de 20 000 kgm/s hacia el norte.
Tipos de impulso
Dependiendo de la naturaleza del movimiento, el impulso se puede describir en los siguientes tipos principales,
- Momento angular
Se obtiene multiplicando la masa de un cuerpo por su velocidad angular. Esto significa que un solo cuerpo puede tener dos tipos de momento angular. Por ejemplo, los cuerpos planetarios como la Tierra tienen un primer impulso que se calcula a partir del resultado de su movimiento en relación con el Sol y luego un impulso adicional calculado a partir de la velocidad de giro sobre su propio eje.
- Momento lineal
También se le conoce como fuerza, que es la cantidad de masa asociada a un cuerpo que se mueve a lo largo de una trayectoria rectilínea. Un objeto exterior, con su propia fuerza puede cambiar la trayectoria de un objeto con un momento lineal. Por ejemplo, si está corriendo hacia adelante y el perro choca contra usted por accidente, su trayectoria cambiará y es posible que se caiga, sin embargo, no debería lastimarse demasiado porque el impulso del perro fue similar al suyo. sin embargo, si lo golpea un camión que tiene un mayor impulso lineal debido a su alto peso, tendrá suerte de sobrevivir. Eso es porque la fuerza del camión es mayor que la tuya.
- Impulso conceptual
El significado cotidiano de cantidad de movimiento es relativamente consistente con su significado específico, independientemente del tipo de cantidad de movimiento.
Conservación de la cantidad de movimiento y su fórmula.
El momento está determinado por el producto de la masa del objeto y su velocidad. Para dos cuerpos en movimiento, si ambos objetos no experimentan ninguna fuerza externa, entonces el momento total de los objetos antes y después de la interacción/colisión será el mismo, esta relación según la ley fundamental de la física se conoce como «la conservación de impulso».
Esta ley fundamental de la física se puede aplicar para explicar el fenómeno de colisión y explosión. La conservación de la cantidad de movimiento se puede describir mediante,
P 1 (antes) + P 2 (antes) = P 1 (después) + P 2 (después)
Esta ecuación es válida para el objeto que sufre la colisión. Ilustración,
Derivación de la conservación del momento
Consideremos una situación en la que un camión de masa m 1 , velocidad u 1 se mueve hacia un automóvil de masa m 2 y velocidad u 2 . Entonces la cantidad de movimiento total del automóvil y el camión juntos es,
impulso = metro 1 tu 1 + metro 2 tu 2 .
Ahora suponga que el automóvil y el camión chocan durante un corto tiempo t y, como resultado, las velocidades de ambos cambiarán. Entonces ahora la velocidad del camión y del auto se vuelve v 1 y v 2 respectivamente. Sin embargo, su masa sigue siendo la misma. Por lo tanto, ahora el momento total = m 1 v 1 + m 2 v 2 .
Momento total antes de la colisión = m 1 u 1 + m 2 u 2
Momento total después de la colisión = m 1 v 1 + m 2 v 2
Aceleración del automóvil (a) = (v 2 – u 2 )/t
Además, como F = ma
F 1 = Fuerza que ejerce el camión sobre el automóvil.
F 1 = metro 2 (v 2 – tu 2 )/t
Aceleración del camión = (v 1 – u 1 )/t
F 2 = m 1 (v 1 -u 1 )/t y F 1 = -F 2
m 2 (v 2 – tu 2 )/t = -m 1 (v 1 – tu 1 )/t
metro 2 v 2 – metro 2 tu 2 = metro 1 v 1 + metro 1 tu 1
O
metro 1 tu 1 + metro 2 tu 2 = metro 2 v 2 + metro 1 v 1
Ejemplos de problemas
Pregunta 1: Se dispara un proyectil desde un cañón con una velocidad de 300 m/s formando un ángulo de 60 ° con la horizontal. Explota en dos fragmentos cuando alcanza la posición más alta. La razón de las masas de las dos piezas es 1:3. Si el menor se detiene inmediatamente después de la colisión. encontrar la velocidad del otro.
Solución:
Velocidad en el punto más alto = 300 × cos 60° = 150 m/s
Usando la conservación del momento, 150 × m = 3m/4 × v
v= 200m/s
Pregunta 2: Hay carros con masas de 2 kg y 5 kg respectivamente que están en reposo. Un automóvil que tiene una masa de 5 kg se mueve hacia el este con una velocidad de 5 ms -1 . Encuentre la velocidad del automóvil con masa de 2 kg con respecto al suelo.
Solución:
m 1 = 2 kg
m2 = 5 kg
v 1 = ?
v2 = 5 ms -1
Sabemos por la ley de conservación de la cantidad de movimiento que,
P inicial = 0, ya que los coches están en reposo
P final = p 1 + p 2
P final = metro 1 v 1 + metro 2 v 2
= 2 kg × v 1 + 5 kg × 5 ms -1
pags yo = pags
0 = 2 kg. v 1 + 25 kg.ms -1
v1 = 12,5ms – 1
Pregunta 3: Suponga que un automóvil de 800 kg que se mueve con una velocidad de 10 m/s golpea un camión estacionado de 2000 kg. El impacto hace que el automóvil de 2000 kg se ponga en movimiento a 2 m/s. Suponiendo que la cantidad de movimiento se conserva durante la colisión, determine la velocidad del automóvil inmediatamente después de la colisión.
Solución:
Momento del automóvil antes de la colisión = 800 × 10 kg.m/s
Momento del camión antes de la colisión = 0 kg. milisegundo
Momento total antes de la colisión = 8000 kg.m/s
Momento del automóvil después de la colisión = 800 × v 1 kg.m/s
Momento del camión antes de la colisión = 2000 × 2 kg. milisegundo
Aplicando la conservación de la cantidad de movimiento:
8000 kg.m/s = 800kg. v 1 + 4000 kg.m/s
v 1 = 4000kg.ms / 800kg
v1 = 5 m / s
Por lo tanto, la velocidad del automóvil después de la colisión será de 5 m/s.
Pregunta 4: Enumere la fórmula de conservación de la cantidad de movimiento junto con algunos ejemplos.
Responder:
La fórmula de conservación de la cantidad de movimiento:
Momento total de los cuerpos antes del choque = Momento total de los cuerpos después del choque.
Fenómeno que obedece a la conservación de la cantidad de movimiento:
- Sistema de pistola y bala
- colisión de vehículos
- Sistema de globo de aire, etc.
Pregunta 5: Explique el funcionamiento del sistema Gun-Bullet con el concepto de conservación del momento.
Responder:
Según el concepto de conservación del momento, el momento perdido por el objeto primario es estrictamente adecuado al momento ganado por el objeto secundario. En este caso, si un arma ejerce una fuerza sobre una bala cuando la dispara hacia adelante, la bala ejercerá una fuerza igual en el otro sentido sobre el arma, lo que provocará que ésta maniobre hacia atrás o retroceda. Aunque las fuerzas de acción y reacción tienen el mismo tamaño, el efecto sobre el arma y, por lo tanto, la bala no son equivalentes, ya que la masa del arma es mucho mayor que la masa de la bala. La aceleración de la bala mientras se mueve a lo largo del cañón sería mucho mayor que la aceleración del arma (aceleración = masa de fuerza).
Pregunta 6: La ley de conservación del momento está relacionada con las leyes del movimiento de Newton. ¿Nombra eso la ley del movimiento de Newton?
Responder:
La Ley de conservación de la cantidad de movimiento está relacionada con la tercera ley del movimiento de Newton, es decir, cada acción tiene una reacción igual y opuesta. Por ejemplo, cuando una persona golpea la pared, las heridas son inevitables, esto se debe al igual impacto que se le da a las manos de la persona.
Pregunta 7: Si un jugador lanza una pelota hacia arriba desde el suelo con diez unidades de cantidad de movimiento, ¿cuál es la cantidad de cantidad de movimiento de retroceso de la Tierra? ¿Por qué el jugador no siente ese retroceso?
Solución:
La tierra retrocede con una cantidad de 10 unidades de impulso. Dado que la masa de la Tierra es extremadamente grande, la velocidad de retroceso de la Tierra es demasiado pequeña para sentirla. Por tanto, los jugadores o las personas, en general, no sienten ese retroceso.
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por Shivam.Pradhan y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA