MOMENTO LINEAL Y COLISIONES

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Elena Morales Cortés
hace 7 años
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1 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 1

2 Colisiones y Choques 2

3 1) Cantidad de movimiento de una partícula a) Una pelota de tenis rebota en una pared b) En el instante del impacto, la pared ejerce una gran fuerza 2008 by the McGraw-Hill Companies, Inc 3

4 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 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 4

5 Fuerzas impulsivas La cantidad de movimiento inicial p x de la bola es positiva; la cantidad de movimiento final p x es negativa 5

6 Choques elásticos en una dimensión a) Antes del choque, la partícula 2 está en reposo y la 1 tiene velocidad v 1 b) Después del choque, la partícula 1 tiene velocidad v 1 y la 2 tiene velocidad v 2 6

7 Choques elásticos en una dimensión Velocidad final del proyectil en un choque elástico Velocidad final del blanco en un choque elástico 7

8 Choques elásticos en una dimensión 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 8

9 Choques inelásticos en una dimensión 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 9

10 Choques inelásticos en una dimensión 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 10

11 Choques en dos y tres dimensiones Un choque automovilístico. Antes del choque, las velocidades de los automóviles eran v 1 y v 2. después del choque, ambas velocidades son v CM 11

Choques en dos y tres dimensiones a) Un ión de helio con velocidad v 1 = v 1x i se mueve hacia una molécula de oxígeno estacionaria b) Después del choque, el

12 Choques en dos y tres dimensiones a) Un ión de helio con velocidad v 1 = v 1x i se mueve hacia una molécula de oxígeno estacionaria 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 2x i + v 2y j 12

13 Para analizar 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? 2008 by the McGraw-Hill Companies, Inc 13

14 El arquero 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? 2008 by the McGraw-Hill Companies, Inc 14

15 Impulso Teorema impulso - cantidad de movimiento Teorema del valor medio del cálculo 2008 by the McGraw-Hill Companies, Inc 15

16 Clasifique 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 by the McGraw-Hill Companies, Inc 16

Ejemplo 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 v i = - 9.0 i m/s y v f = 2.

17 Ejemplo 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 v i = i m/s y v f = 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 by the McGraw-Hill Companies, Inc 17

18 Colisiones en una dimensión 2008 by the McGraw-Hill Companies, Inc 18

19 Colisión perfectamente inelástica 2008 by the McGraw-Hill Companies, Inc 19

20 Colisión elástica 2008 by the McGraw-Hill Companies, Inc 20

21 Colisión elástica Ecuación no general para la resolución de problemas de colisiones elásticas, unidimensionales, entre dos objetos by the McGraw-Hill Companies, Inc 21

22 Colisiones elásticas suponer que se conocen las masas y las velocidades iniciales 2008 by the McGraw-Hill Companies, Inc 22

23 Ejemplo de colisión inelástica 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? 2008 by the McGraw-Hill Companies, Inc 23

24 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) 24

25 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? 25

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