Física del movimiento: dinámica

1. Física del movimiento: dinámica

2. Objetivos de la clase • Reconocer el impulso provocado por una fuerza. • Comprender el concepto de momento lineal o cantidad de movimiento lineal. • Comprender la relación entre impulso y momento lineal. • Reconocer la ley de conservación del momento lineal.

4. La expresión no es la forma en que Newton enunció la segunda ley de movimiento. La cantidad se identifica como momento lineal. La segunda ley de movimiento indica que los cambios experimentados en la cantidad de movimiento lineal o momento lineal de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz. Segunda ley de movimiento y momento lineal

5. Momento lineal • El momento lineal de una partícula se define como el producto de la velocidad ( ) por la masa (m) de la partícula: • Por lo tanto, se trata de una magnitud vectorial. • En el S.I. la unidad del momento lineal es:

6. impulso Cambio de momento lineal • Al término del lado izquierdo de la ecuación anterior se le conoce como impulso de la fuerza en un intervalo de tiempo • De acuerdo con esta definición, el impulso de la fuerza que actúa sobre un objeto es igual al cambio de cantidad de movimiento de ese objeto.

7. Impulso

8. Una fuerza que actúa sobre un objeto puede variar en el tiempo. El impulso es el área bajo la curva de la fuerza en función del tiempo. En el intervalo de tiempo , la fuerza media ( ) imparte el mismo impulso al objeto que la fuerza real variable. Impulso Caso real F F Caso equivalente t t ti tf ti tf

9. Ejemplo 1 • La pelota de tenis (m = 0,05 kg) impacta en el muro con una velocidad vi = – 5 m/s y luego de rebotar se devuelve con una velocidad vf = 4 m/s • ¿Cuál es su momento lineal antes del choque? • ¿Cuál es su momento lineal después del choque? • ¿Qué impulso aplica la pared sobre la pelota? • ¿Cuál es la fuerza media que aplica la pared sobre la pelota si el contacto dura 0,01 s?

10. Ejemplo 2 • Al saltar desde un lugar alto hacia el suelo, las personas doblamos las rodillas al caer, en vez de caer con las piernas rígidas. ¿Cómo se relaciona este comportamiento cotidiano con el concepto de impulso?

11. Ejemplo 2 Piernas rígidas F F Piernas flectadas F’max Fmax t t ti tf ti tf El impulso en ambos casos es el mismo, porque se produce el mismo cambio de momento lineal; pero la fuerza máxima que actúa sobre el cuerpo es menor si doblamos las rodillas al caer.

12. Conservación del momento lineal En este sistema, solo están presentes las fuerzas propias de la interacción Los dos objetos constituyen un sistema sobre el cual no actúan fuerzas externas

13. Conservación del momento lineal El momento lineal total de un sistema de objetos aislado se conserva, cualquiera sea la naturaleza de las fuerzas entre los objetos.

14. Ejemplo 3: Choque elástico Considere las siguientes características de los objetos que chocan: M1 = 5 kg V1i = 10 m/s M2 = 20 kg V2i = -10 m/s V2f = -2 m/s ¿Cuál es la velocidad final de la masa 1?

15. Ejemplo 4: Choque inelástico Considere las siguientes características de los objetos que chocan: M1 = 5 kg V1i = 10 m/s M2 = 20 kg V2i = -10 m/s ¿Cuál es la velocidad final de las masas?