Impulso y cantidad de movimiento

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Impulso y Cantidad de Movimiento

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Impulso y cantidad de movimiento

  1. 1. Impulso y cantidad de movimiento Presentación de PowerPoint Paul E. Tippens, Profesor de FísicaSouthern Polytechnic State University
  2. 2. El astronauta Edward H. White II flota en el espacio congravedad cero. Al disparar la pistola de gas, se transfiere movimiento y maniobravilidad. NASA
  3. 3. Objetivos: Después de completar este módulo, será capaz de:• Definirá y dará ejemplos del impulso y cantidad de movimiento con las unidades apropiadas.• Escribirá y aplicará la relación entre impulso y cantidad de movimiento en una dimensión.• Escribirá y aplicará la relación entre impulso y cantidad de movimiento en dos dimensiones.
  4. 4. IMPULSO F tEl impulso J es unafuerza F que actúa Impulso:en un intervalo J=F tpequeño de tiempo t.
  5. 5. Ejemplo 1: Un palo de golf ejerce una fuerza promedio de 4000 N por 0.002 s. ¿Cuál es el impulso dado a la pelota? Impulso: J=F t F J = (4000 N)(0.002 s) t J = 8.00 N sLa unidad del impulso es el newton-segundo (N s)
  6. 6. Impulso desde una fuerza diversaUna fuerza que actúa por un intervalo corto noes constante. Puede ser grande al inicio ytiende a cero, como muestra la gráfica. En ausencia de cálculo, F usamos la fuerza promedio Fprom. J Favg t tiempo, t
  7. 7. Ejemplo 2: Dos pelotas de goma chocan. La pelota B ejerce una fuerza promedio de 1200 N sobre la A. ¿Cuál es el contacto de las pelotas si el impulso es 5 N s? A B J Favg t J -5 N s t t = 0.00420 s Favg -1200 NEl impulso es negativo; la fuerza en A es ala izquierda. A menos que sea lo contrario,las fuerzas se tratan como fuerzaspromedio.
  8. 8. El impulso cambia la velocidadConsidere un mazo que golpea una pelota: F vf vo F ma; a t vf v0F m F t mv f mvo t Impulso = Cambio en “mv”
  9. 9. Definición de cantidad de movimientoLa cantidad de movimiento p se definecomo el producto de masa y velocidad,mv. Unidades: kg m/s Cantidad de p = mv movimiento m = 1000 kg p = (1000 kg)(16 m/s) p = 16,000 kg m/s v = 16 m/s
  10. 10. Impulso y cantidad de movimientoImpulso = Cambio en la cantidad de movimiento F t = mvf - mvo Una fuerza F actúa en una F mv pelota en un tiempo t aumentando la cantidad t de movimiento mv.
  11. 11. Ejemplo 3: Una pelota de golf de 50-gsale del palo a 20 m/s. Si el palo estáen contacto por 0.002 s, ¿qué fuerzapromedio actuó en la pelota? Dado: m = 0.05 kg; vo = 0; + t = 0.002 s; vf = 20 m/s Elija el extremo derecho F mv como positivo. 0 F t = mvf - mvo t F (0.002 s) = (0.05 kg)(20 m/s) Fuerza promedio: F = 500 N
  12. 12. Vector natural de la cantidad de movimiento Considere el cambio en la cantidad de movimiento de una pelota que pega en una superficie rígida:+ vf Una pelota de 2-kg pega en la superficie con una velocidad de 20 m/s y rebota con vo una velocidad de 15 m/s. ¿Cuál es el cambio en la cantidad de movimiento?p = mvf - mvo = (2 kg)(15 m/s) - (2 kg)(-20 m/s)p = 30 kg m/s + 40 kg m/s p = 70 kg m/s
  13. 13. La dirección es esencial 1. Elija y marque una dirección positiva. v0 2. Una velocidad es positiva con esta dirección y negativa vf en sentido opuesto. + Suponga v0 a 30 m/s vf = +10 m/s hacia la izquierda, vf es v0= -30 m/s 10 m/s a la derecha. ¿Cuál es el cambio en la velocidad v?vf – v0 = (10 m/s) – (-30 m/s) v 40 m/s
  14. 14. Ejemplo 4: Una pelota de 500-g se mueve a 20 m/s hacia un bat. La pelota choca con éste durante 0.002 s, y sale en dirección opuesta a 40 m/s. ¿Cuál es la fuerza promedio sobre la pelota? + m = 0.5 kg F + 40 m/s - 20 m/s tF t = mvf - mvo vo = -20 m/s; vf = 40 m/sF(0.002 s) = (0.5 kg)(40 m/s) - (0.5 kg)(-20 m/s) Continúa . . .
  15. 15. Continuación del ejemplo: + m = 0.5 kg + F 40 m/s - 20 m/s t F t = mvf - mvoF(0.002 s) = (0.5 kg)(40 m/s) - (0.5 kg)(-20 m/s) F(0.002 s) = (20 kg m/s) + (10 kg m/s)F(0.002 s) = 30 kg m/s F = 15,000 N
  16. 16. Impulso en dos dimensiones+ vfy Una pelota de béisbol con vf una velocidad inicial de vo + vfx es golpeada con un bat y Fy F sale en un ángulo de vf . vo El impulso horizontal y Fx vertical son independientes.F = Fx i + Fy j vo = vox i + voy j v f = v xi + v y j Fx t = mvfx - mvox Fy t = mvfy - mvoy
  17. 17. Ejemplo 5: Una pelota de béisbol de 500-g viaja a 20 m/s alejándose del bat con una velocidad de 50 m/s con un ángulo de 300. Si t = 0.002 s, ¿cuál fue la fuerza promedio F? + vfy 50 m/s vf vox = -20 m/s; voy = 0 + 300 vfx vfx = 50 Cos 300 = 43.3 m/s Fy F vo vfy = 50 Sen 300 = 25 m/s Primero considere la Fx -20 m/s horizontal: Fx t = mvfx - mvoxFx(.002 s) = (0.5 kg)(43.3 m/s) - (0.5 kg)(-20 m/s)
  18. 18. Continuación del ejemplo . . .Fx(.002 s) = (0.5 kg)(43.3 m/s) - (0.5 kg)(-20 m/s) Fx(.002 s) = 21.7 kg m/s + 10 kg m/s)+ vfy 50 m/s vf Fx = 15.8 kN + 300 vfx Ahora aplíquela a la vertical: Fy F vo Fy t = mvfy - mvoy0 Fx 20 m/s Fy(.002 s) = (0.5 kg)(25 m/s) Fy = 6.25 kN y F = 17.0 kN, 21.50
  19. 19. Sumario de Fórmulas: Cantidad de Impulso movimiento J = Favg t p = mvImpulso = Cambio en la cantidad de movimiento F t = mvf - mvo
  20. 20. CONCLUSIÓN:Impulso y cantidad de movimiento

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