Introducción
En un choque obra una gran fuerza en cada
una de las partículas que chocan durante un corto tiempo;
un bat que golpea una pelota de béisbol o una
partícula nuclear que choca con otra son ejemplos
típicos. Por ejemplo, durante el intervalo muy corto de
tiempo que el bat está en contacto con la pelota se ejerce
sobre esta una fuerza muy grande. Esta fuerza varía con el
tiempo de una manera compleja, que en general no se puede
determinar. Tanto la pelota como el bat se deforman durante el
choque. Fuerzas de este tipo se llaman
fuerzas impulsivas.
Impulso
El impulso de una fuerza constante no equilibrada es una
magnitud vectorial que se mide por el producto de la fuerza por
el intervalo de tiempo durante el cual actúa.
En la mecánica clásica, a partir de la
segunda ley de Newton sobre la fuerza tenemos que
El concepto de impulso se puede introducir mucho antes
del conocimiento sobre el cálculo diferencial e integral
con algunas consideraciones.
Unidades
Un impulso cambia el momento lineal de un objeto, y
tiene las mismas unidades y dimensiones que el momento lineal.
Las unidades del impulso en el Sistema Internacional son
kg·m/s.
Para deducir las unidades podemos utilizar la
definición más simple, donde tenemos:
La Cantidad de
Movimiento
La cantidad de movimiento, momento lineal, ímpetu
o moméntum es una magnitud vectorial, unidad SI: (kg m/s)
que, en mecánica clásica, se define como el
producto de la masa del cuerpo y su velocidad en un instante
determinado. En cuanto al nombre, Galileo Galilei en su
Discursos sobre dos nuevas ciencias usa el
término italiano impeto, mientras que Isaac
Newton usa en Principia Mathematica el término
latino motus (movimiento) y vis (fuerza).
Moméntum es una palabra directamente tomada del
latín momentum, derivado del verbo
movere 'mover'
En Mecánica Clásica la forma más
usual de introducir la cantidad de movimiento es mediante
definición como el producto de la masa (Kg) de un cuerpo
material por su velocidad (m/s), para luego analizar su
relación con la ley de Newton a través del teorema
del impulso y la variación de la cantidad de movimiento.
No obstante, después del desarrollo de la Física
Moderna, esta manera de hacerlo no resultó la más
conveniente para abordar esta magnitud fundamental.
El defecto principal es que esta forma esconde el
concepto inherente a la magnitud, que resulta ser una propiedad
de cualquier ente físico con o sin masa, necesaria para
describir las interacciones. Los modelos actuales consideran que
no sólo los cuerpos masivos poseen cantidad de movimiento,
también resulta ser un atributo de los campos y los
fotones.
La cantidad de movimiento obedece a una ley de
conservación, lo cual significa que la cantidad de
movimiento total de todo sistema cerrado (o sea uno que no es
afectado por fuerzas exteriores, y cuyas fuerzas internas no son
disipadoras) no puede ser cambiada y permanece constante en el
tiempo.
En el enfoque geométrico de la mecánica
relativista la definición es algo diferente.
Además, el concepto de momento lineal puede definirse para
entidades físicas como los fotones o los campos
electromagnéticos, que carecen de masa en reposo. No se
debe confundir el concepto de momento lineal con otro concepto
básico de la mecánica newtoniana, denominado
momento angular, que es una magnitud diferente.
Finalmente, se define el impulso recibido por una
partícula o un cuerpo como la variación de la
cantidad de movimiento durante un período dado:
Unidades
Las unidades de la cantidad de movimiento se muestran a
continuación:
Sistemas: M.K.S; c.g.s
Unidades: Kg . m/s; g. cm/s
Cantidad de Movimiento de un Sistema
de Partículas.
La siguiente figura muestra un sistema de
tres partículas de masas m1 m2 m 2 que se mueven en un
plano en distintas direcciones. Si las cantidades de movimiento
de las partículas son, la cantidad total de movimiento en
el sistema de partículas es la suma vectorial de las
cantidades de movimiento de las partículas individuales.
Es decir:
Esta suma se efectúa en la siguiente
figura, operando con los vectores. La suma analítica o
algebraica se muestra en la figura siguiente a esta. Para ello se
representan las cantidades de movimiento en un sistema de ejes
rectangulares y se descomponen en sus componentes:
Las componentes Px y Py se representan en
un sistema de ejes rectangulares y se determina el vector
cantidad de movimiento resultante.
Módulo del vector cantidad de
movimiento resultante:
El procedimiento explicado para tres
partículas es válido para un número
cualquiera de partículas. También es válido
para objetos de dimensiones grandes, suponiendo que dichos
objetos son masas puntuales, es decir, masas que se suponen
concentradas en un punto del objeto llamado centro de
masa.
Ejercicios
1) La figura representa tres objetos de masas
m1 = 1kg, m2 = 2kg y m3 = 3kg cuyas velocidades son
respectivamente, V1 = 20 m/s, V2 = 8 m/s y V3 = 6 m/s en las
direcciones y sentidos indicados. ¿Cuál es la
cantidad total de movimiento del sistema?
-Cantidad de movimiento de los
objetos:
Magnitudes en el eje x e y:
Eje x:
-Px = P1x + P2x + P3x
-Px = 17,3 N – 8 N + 0 N
-Px = 9,3 N
Eje y:
-Py = P1y + P2y + P3y
-Py = 10 N + 13,8 N – 18 N
-Py = 5,8 N
Módulo:
Dirección:
Conclusión
-El impulso es la variación en la
cantidad de movimiento que experimenta un objeto. Esta se mide
por el producto de la fuerza por el intervalo de tiempo durante
el cual actúa.
-Existen varias aplicaciones para el
impulso y seguramente todos usamos siquiera alguna vez alguna de
estas aplicaciones o simplemente no nos damos cuenta de todo la
que sucede en realidad, por ejemplo al jugar billar, el taco
transmite energía a la bola mediante un choque y a su vez,
la bola también transmite energía potencial al
chocar con otras bolas.
Bibliografía
http://www.fisicapractica.com/impulso-cantidad-movimiento.php
http://fisicayquimicaenflash.es/dinamica/dinamica03.htm
http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/fisica/Tema8a.html
http://www.fisicanet.com.ar/fisica/impulso/ap01_impulso.php
Autor:
Pablo Turmero