La cantidad de movimiento

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INTRODUCCION

Mecánica newtoniana
Históricamente el concepto de cantidad de movimiento surgió en el contexto de la mecánica newtoniana en estrecha relación con el concepto de velocidad y el de masa. En mecánica newtoniana se define la cantidad de movimiento lineal como el producto de la masa por la velocidad:



La idea intuitiva tras esta definición está en que la "cantidad demovimiento" dependía tanto de la masa como de la velocidad: si se imagina una mosca y un camión, ambos moviéndose a 40 km/h, la experiencia cotidiana dice que la mosca es fácil de detener con la mano mientras que el camión no, aunque los dos vayan a la misma velocidad. Esta intuición llevó a definir una magnitud que fuera proporcional tanto a la masa del objeto móvil como a su velocidad.
Cantidad demovimiento de un medio continuo
Si estamos interesados en averiguar la cantidad de movimiento de, por ejemplo, un fluido que se mueve según un campo de velocidades es necesario sumar la cantidad de movimiento de cada partícula del fluido, es decir, de cada diferencial de masa o elemento infinitesimal, es decir

Cantidad de movimiento en mecánica relativista
La constancia de la velocidad de la luzen todos los sistemas inerciales tiene como consecuencia que la fuerza aplicada y la aceleración adquirida por un cuerpo material no sean colineales en general, por lo cual la ley de Newton expresada como F=ma no es la más adecuada. La ley fundamental de la mecánica relativista aceptada es F=dp/dt.
El Principio de Relatividad establece que las leyes de la Física conserven su forma en los sistemasinerciales (los fenómenos siguen las mismas leyes). Aplicando este Principio en la ley F=dp/dt se obtiene el concepto de masa relativista, variable con la velocidad del cuerpo, si se mantiene la definición clásica (newtoniana) de la cantidad de movimiento.

IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO
Según el principio de masa, si a ésta se le aplica una fuerza F adquiere una aceleración a :
F = m.aSiendo:
F: fuerza [F] = N (Newton)
a: aceleración [a] = m/s ²
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/s ²
kg.m/s ².s = kg.m/s
luego:
[I] = [p] = kg.m/s = N.s
Conservación de la cantidad de movimiento
Si con un cuerpo de masa m1 y velocidad v1 se aplica una fuerza a otro cuerpo de masa m2 y velocidad v2, como porejemplo, en un saque de tenis, en ese instante es aplicable el principio de acción y reacción y tenemos que:
m1.v1 = m2.v2
es decir la masa de la raqueta por su velocidad, en el momento del choque, debe ser igual a la masa de la pelota de tenis por la velocidad que adquiere.
Enunciando la Ley de conservación de la cantidad de movimiento dice:
En cualquier sistema o grupo de cuerpos queinteractúen, la cantidad de movimiento total, antes de las acciones, es igual a la cantidad de movimiento total luego de las acciones.
Σm.v = 0
mi.vi = mf.vf
ΔP = Δp1 + Δp2
Choque
Se produce choque entre dos cuerpos cuando uno de ellos encuentra en su trayectoria a otro y produciéndose contacto físico.
Al producirse el choque también se producen deformaciones en ambos cuerpos, éstas puedendesaparecer de inmediato o perdurar. Si las deformaciones desaparecen rápidamente significa que se ha producido un choque elástico, por el contrario, si permanecen se ha producido un choque inelástico o plástico.
En ambos casos ocurre una variación de la energía cinética que se transformará en calor que disiparán los cuerpos.
Choque plástico o inelástico
a) Velocidades de igual dirección y sentido....
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