FISICA TEMA 9 IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO

TEMA 9: IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO
9.1.-Impulso y cantidad de movimiento.
DEFINICIONES DE FORMULAS
Según el principio de masa, si a ésta se le aplica una fuerza F adquiere una aceleración a:
F = m.a
Siendo:
F: fuerza [F] = N (Newton)
a: aceleración [a] = m/s²
m: masa [m] = kg
Multiplicando ambos miembros por el tiempo T en que se aplica la fuerza F:
F.t = m.a.t
Como:
a.t = v
Siendo:
v:velocidad [v] = m/s
t: tiempo [t] = s
Tenemos:
F.t = m.v
Al término F.t se lo denomina impulso de la fuerza y al término m.v se lo denomina cantidad de movimiento, entonces, para el primero:
I = F.t
siendo:
I: impulso [I] = kg.m/s
para el segundo:
p = m.v
siendo:
p: cantidad de movimiento [p] = kg.m/s
Para deducir las unidades, tenemos:
F.t = m.v
N.s = kg.m/s N = kg.m/s²
kg.m/s².s = kg.m/s
luego:[I] = [p] = kg.m/s = N.s



Unidades en los distintos sistemas
 
c.g.s.
S.I.
Técnico
Cantidad de movimiento
Impulso
g.m/s
din.s
kg.m/s
N.s
kgf.s
kgf.s
El impulso y la cantidad de movimiento son magnitudes vectoriales.

FORMULAS
F=ma = m vf-v0/Δt al multiplicar por Δt se obtiene F Δt= m(vf-v0) o bien
F Δt=mvf-mv0
Impulso F Δt, Cambio de la cantidad de movimiento mvf-mv0, Newton-segundo N.s,Kilogramo por segundo kg.m/s.
N.s=kg.m/s2xs=kg.m/s
EJEMPLOS
PROBLEMA
La cabeza de un mazo de 3 kg se mueve a una velocidad de 14 m/s en el momento que golpea un perno de acero. Se detiene a los 0.02 s. Determine la fuerza media sobre el perno.
UNIDADES
V0= -14 m/s
Vf=0
M= 3kg
Δt= 0.02 s
OPERACIÓN Y RESULTADO
F Δt= mvf-mv0= 0-(3kg)(-14m/s)=+42 N.m
F Δt= 42 N.m = F 42N.m/0.02s= 2100N


Problemas
9.1-Unallave de tuercas de 0.5 kg cae desde una altura de 10m ¿Cuál es su cantidad de movimiento inmediatamente antes de tocar el suelo?
9.2-Calcule la cantidad de movimiento y la energía cinética de un automóvil de 2400 lb que avanza hacia el norte a 55 mi/h.
9.3-Un camión de 2500 kg que viaja a 40 km/h golpea una pared de ladrillo y se detiene en 0.2 s ¿Cuál es el cambio en su cantidad demovimiento?¿Cuál es el impulso? ¿Cuál es la fuerza media sobre la pared durante el choque?
9.4-¿Cuál es la cantidad de movimiento de una bala de 3 g que se mueve a 600 m/s en una dirección de 30 grados por encima de la horizontal? ¿Cuáles son las componentes horizontal y vertical de una cantidad de movimiento?
9.5-Una pelota de béisbol de 0.2 kg lanzada hacia la izquierda a 20 m/s es impulsada en la direccióncontraria a 35 m/s al ser golpeada por un bat. La fuerza media sobre la pelota es de 6400 N ¿Cuánto tiempo estuvo en contacto con el bat?
9.6-Un bat ejerce una fuerza media de 248 lb sobre una pelota de 0.6 lb durante 0.01s. La velocidad de llegada de la pelota fue de 44 ft/s. Si esta sale disparada en la dirección opuesta, ¿Cuál es su velocidad?
9.7-Una pelota de 500 g se desplaza de izquierda aderecha a 20 m/s. Un bat impulsa la pelota en dirección opuesta a una velocidad de 36 m/s. El tiempo de contacto fue de 0.003s ¿Cuál fue la fuerza promedio sobre la pelota?
9.8-Una pelota de caucho de 400 g se deja caer sobre el pavimento desde una distancia vertical de 12m. Está en contacto con el pavimento durante 0.01 s y rebota hasta una altura de 10 m ¿Cuál es el cambio total registrado en sucantidad de movimiento? ¿Qué fuerza media actúa sobre la pelota?
9.9-Un taco de billar golpea la bola ocho con una fuerza media de 80 N durante un tiempo de 12 ms. Si la masa de la bola es de 200 g, ¿Cuál será su velocidad?
9.10-Un jugador del golf golpea una pelota de 46 g con una velocidad inicial de 50 m/s a 30 grados, ¿Cuáles son las componentes horizontal y vertical de la cantidad demovimiento impartida a la pelota?
9.11-La superficie del palo de golf del problema 9.10 está en contacto con la pelota de 1.5 ms, ¿Cuáles son las componentes horizontal y vertical de la fuerza media sobre la pelota? (Calcular en forma independiente el impulso y la cantidad de movimiento horizontal y vertical).
9.2- LEY DE LA CONSERVACION DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO.
Definiciones de Formulas
Si con un...