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MOMENTO LINEAL Y COLISIONES

Tomado de

Física para ingenieria y ciencias,

Volumen 1

Hans C. Ohanian

John T. Markett

Estimado alumno,

a continuación se le pide que revise

una serie de conceptos importantes

que nos permitirán abordar problemas

de Colisiones en clase.

Para redondear dichos conceptos también

se le pedirá que revise unos videos cuyo

acceso se encuentra en la página del

AMYD, bajo el rubro “ligas de interés”

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Colisiones y Choques

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1) Cantidad de movimiento de una partícula

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a) Una pelota de tenis rebota en una pared

b) En el instante del impacto, la pared ejerce una gran fuerza

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2) Fuerzas impulsivas

Impulso

Prueba de choque de un automóvil

Mercedes-Benz. La primera fotografía

muestra un impacto a 49 km/h en una barrera

rígida. Esa fotografía se tomó 5 X 10-3 s

después del contacto inicial; las otras se

tomaron en intervalos de 20 X 10-3 s. El

automóvil permanece en contacto con la

barrera durante 0.120 s; luego retrocede

desde la barrera con una rapidez de 4.7

km/h. La barra comprobadora que está en el

piso tiene una longitud de 2 m

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La cantidad de movimiento inicial px de la bola es positiva; la cantidad de movimiento final p’x es negativa

Fuerzas impulsivas

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a) Antes del choque, la

partícula 2 está en

reposo y la 1 tiene

velocidad v1

b) Después del choque,

la partícula 1 tiene

velocidad v’1 y la 2

tiene velocidad v’2

Choques elásticos en una dimensión

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Velocidad final del proyectil

en un choque elástico

Choques elásticos en una dimensión

Velocidad final del blanco

en un choque elástico

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a) Inicialmente, el vagón 1 se mueve hacia la derecha y el vagón 2 está estacionario

b) Después del choque, el vagón 1 se mueve hacia la izquierda y el vagón 2 se mueve hacia la derecha

Choques elásticos en una dimensión

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a) Inicialmente, el vagón 1 se mueve hacia la derecha y el 2 está estacionario

b) Después del choque, los vagones permanecen unidos. Su velocidad común debe ser la velocidad del centro de masa

Choques inelásticos en una dimensión

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a) Antes de que la bala lo

golpee, el bloque de madera

está en reposo

b) Después, el bloque, con la

bala incrustada, se mueve

hacia la derecha y se

balancea hacia arriba hasta

una altura h

Choques inelásticos en una dimensión

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Un choque automovilístico. Antes del choque, las velocidades de los automóviles eran v1 y v2. después del choque, ambas velocidades son vCM

Choques en dos y tres dimensiones

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b) Después del choque, el ion de

helio sale perpendicular a su

dirección incidente con

velocidad v’1 mientras que la

molécula de oxígeno adquiere

una velocidad v’2 = v’2xi + v’2yj

Choques en dos y tres dimensiones

a) Un ión de helio con velocidad

v1 = v1xi se mueve hacia una

molécula de oxígeno

estacionaria

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Para analizar

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Su profesor de educación física le lanza una pelota de beisbol

con cierta rapidez y Ud. la atrapa. A continuación le lanzará

una pelota grande y pesada, cuya masa es 10 veces mayor

a la masa de la pelota de beisbol.

Su profesor le da las siguientes opciones para lanzarle la pelota

grande y pesada……con:

a) la misma rapidez que la pelota de beisbol

b) la misma cantidad de movimiento

c) la misma energía cinética

¿Cuál opción será más fácil y cual más difícil de atrapar?

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El arquero

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Un arquero de 70 kg está de pie en reposo sobre hielo sin fricción

y dispara .una flecha de 400 g horizontalmente a 50 m/s

a) ¿Con qué velocidad se mueve

el arquero sobre el hielo después

de disparar la flecha?

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Impulso Teorema impulso - cantidad de movimiento

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Teorema del valor medio del cálculo

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Clasifique

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Clasifique al tablero de un auto, al cinturón de seguridad y

a la bolsa de aire, de mayor a menor, en términos de

a) El impulso

b) La fuerza promedio

que cada uno entrega al pasajero en el asiento delantero,

durante una colisión.

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Ejemplo

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En una prueba de choque, un automóvil de 1.3 ton de masa

choca contra una pared. Las velocidades inicial y final del

automóvil son vi = - 9.0 i m/s y vf = 2.0 i m/s, respectivamente.

Si la colisión dura 0.12 s, encuentre el impulso causado por la

colisión y la fuerza promedio ejercida por el automóvil.

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Colisiones en una dimensión

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Colisión perfectamente inelástica

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Colisión elástica

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Colisión elástica

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Ecuación no general para la resolución de problemas

de colisiones elásticas, unidimensionales,

entre dos objetos.

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Colisiones elásticas suponer que se conocen las masas y las velocidades iniciales

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Ejemplo de colisión inelástica

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A un automóvil de 1500 kg, en un semáforo, lo golpea por

la parte trasera un automóvil de 750 kg. Los dos automóviles

Quedan unidos y se mueven a lo largo de la misma trayectoria

que el automóvil en movimiento. Si el auto más pequeño se

movía a 25 m/s antes de la colisión,

¿cuál es la velocidad de los dos automóviles unidos

después de la colisión?

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Ejemplo de conservación de momento: Aliviador de estrés para ejecutivos

Seguramente ha visto este dispositivo,

que se conoce como “Cuna de Newton”.

En “ligas de interés” encontrará un video

con una simulación para el movimiento

de una, dos, tres esferas y su efecto sobre las demás.

1) Con base en ello conteste si es posible lo que se propone en el inciso c

Los motivos que exponga se entregan como parte de la tarea)

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Complemento de la tarea para entregar (martes 6 nov)

2) Observe el video sobre “Automóvil Accord” y explique cómo es que se

relaciona con el tema Cantidad de movimiento y Colisiones.

¿Está presente la conservación?

¿De qué cantidades físicas exactamente?

3) Conteste las siguientes preguntas sobre conceptos de física.

a) ¿Verdadero o falso?

1) En un choque perfectamente inelástico se pierde toda la energía cinética

de las partículas

2) En un choque elástico frontal la velocidad relativa del retroceso después

del choque es igual a la velocidad relativa de aproximación antes del mismo

3) La energía mecánica se conserva en un a colisión elástica

b) Intente explicar, con argumentos de física contundentes (no rollo)

las siguientes cuestiones:

4) ¿Por qué se puede prescindir del rozamiento y de la fuerza de gravedad

en los problemas de colisiones?

5) Si una masa de péndulo oscila ¿se conserva su momento?