Consejos

Comprender el impulso en la física

Comprender el impulso en la física



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

El momento es una cantidad derivada, calculada multiplicando la masa, metro (una cantidad escalar) multiplicado por la velocidad, v (una cantidad vectorial) Esto significa que el momento tiene una dirección y esa dirección es siempre la misma dirección que la velocidad del movimiento de un objeto. La variable utilizada para representar el momento es pags. La ecuación para calcular el momento se muestra a continuación.

Ecuación para Momentum:
pags
= metrov

Las unidades de impulso SI son kilogramos * metros por segundo, o kg * m / s.

Componentes vectoriales y momento

Como cantidad vectorial, el momento puede dividirse en vectores componentes. Cuando observa una situación en una cuadrícula de coordenadas tridimensional con direcciones etiquetadas X, yy z, por ejemplo, puede hablar sobre el componente de impulso que va en cada una de estas tres direcciones:

pagsX = mvX
pagsy
= mvy
pagsz
= mvz

Estos vectores componentes se pueden reconstituir juntos utilizando las técnicas de matemática vectorial, que incluye una comprensión básica de la trigonometría. Sin entrar en los detalles de trigonometría, las ecuaciones vectoriales básicas se muestran a continuación:

pags = pagsX + pagsy + pagsz = metrovX + metrovy + metrovz

Conservación de momento

Una de las propiedades importantes del impulso y la razón por la que es tan importante al hacer física es que es un conservado cantidad. Es decir que el ímpetu total de un sistema siempre permanecerá igual, sin importar los cambios que atraviese el sistema (siempre y cuando no se introduzcan nuevos objetos portadores de impulso, es decir).

La razón por la que esto es tan importante es que permite a los físicos realizar mediciones del sistema antes y después del cambio del sistema y sacar conclusiones al respecto sin tener que conocer cada detalle específico de la colisión.

Considere un ejemplo clásico de dos bolas de billar que chocan entre sí. (Este tipo de colisión se llama colisión elástica.) Uno podría pensar que para descubrir qué va a pasar después de la colisión, un físico tendrá que estudiar cuidadosamente los eventos específicos que tienen lugar durante la colisión. Este en realidad no es el caso. En cambio, puede calcular el impulso de las dos bolas antes de la colisión (pags1i y pags2i, donde el yo significa "inicial"). La suma de estos es el impulso total del sistema (llamémoslo pagsT, donde "T" significa "total" y después de la colisión, el momento total será igual a esto, y viceversa (el momento de las dos bolas después de la colisión es pags1f y pags1f, donde el F significa "final"). Esto da como resultado la ecuación:

Ecuación para colisión elástica:
pags
T
= pags1i + pags2i = pags1f + pags1f

Si conoce algunos de estos vectores de impulso, puede usarlos para calcular los valores faltantes y construir la situación. En un ejemplo básico, si sabes que la bola 1 estaba en reposo (pags1i = 0) y mides las velocidades de las bolas después de la colisión y las usas para calcular sus vectores de momento, pags1f y pags2f, puede usar estos tres valores para determinar exactamente el momento pags2i debe haber sido. (También puede usar esto para determinar la velocidad de la segunda bola antes de la colisión, ya que pags / metro = v.)

Otro tipo de colisión se llama colisión inelástica, y estos se caracterizan por el hecho de que la energía cinética se pierde durante la colisión (generalmente en forma de calor y sonido). En estas colisiones, sin embargo, el impulso es conservado, por lo que el impulso total después de la colisión es igual al impulso total, al igual que en una colisión elástica:

Ecuación para colisión inelástica:
pags
T
= pags1i + pags2i = pags1f + pags1f

Cuando la colisión da como resultado que los dos objetos se "peguen", se llama colisión perfectamente inelástica, porque se ha perdido la cantidad máxima de energía cinética. Un ejemplo clásico de esto es disparar una bala contra un bloque de madera. La bala se detiene en la madera y los dos objetos que se movían ahora se convierten en un solo objeto. La ecuación resultante es:

Ecuación para una colisión perfectamente inelástica:
metro
1v1i + metro2v2i = (metro1 + metro2)vF

Al igual que con las colisiones anteriores, esta ecuación modificada le permite usar algunas de estas cantidades para calcular las otras. Por lo tanto, puede disparar al bloque de madera, medir la velocidad a la que se mueve cuando se dispara y luego calcular el impulso (y, por lo tanto, la velocidad) a la que se movía la bala antes de la colisión.

El impulso y la segunda ley del movimiento

La segunda ley del movimiento de Newton nos dice que la suma de todas las fuerzas (llamaremos a esto Fsuma, aunque la notación habitual implica la letra griega sigma) que actúa sobre un objeto igual a la masa multiplicada por la aceleración del objeto. La aceleración es la tasa de cambio de velocidad. Esta es la derivada de la velocidad con respecto al tiempo, o rev/dt, en términos de cálculo. Usando algunos cálculos básicos, obtenemos:

Fsuma = metrouna = metro * rev/dt = re(metrov)/dt = repags/dt

En otras palabras, la suma de las fuerzas que actúan sobre un objeto es la derivada del impulso con respecto al tiempo. Junto con las leyes de conservación descritas anteriormente, esto proporciona una herramienta poderosa para calcular las fuerzas que actúan en un sistema.

De hecho, puede usar la ecuación anterior para derivar las leyes de conservación discutidas anteriormente. En un sistema cerrado, las fuerzas totales que actúan sobre el sistema serán cero (Fsuma = 0), y eso significa que rePAGSsuma/dt = 0. En otras palabras, el total de todo el impulso dentro del sistema no cambiará con el tiempo, lo que significa que el impulso total PAGSsuma debe permanecer constante. Esa es la conservación del impulso!