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