El impulso es una medida de la masa en movimiento. Cualquier objeto que se esté moviendo tiene impulso. Según lo definido por Newton, el impulso de un objeto (p) es el producto de la masa (m) y la velocidad (v) del objeto. En física, el impulso de un objeto es igual a la masa multiplicada por la velocidad.
Por lo general, el impulso se abrevia usando la letra "p" para que la ecuación se vea como:
donde p es el impulso, m es la masa y v es la velocidad
A partir de esta ecuación, podemos ver que la velocidad del objeto y la masa tienen un impacto igual en la cantidad de impulso.
Tenemos más impulso cuando estamos corriendo que cuando estamos caminando. De manera similar, si un automóvil y una bicicleta viajan por la calle a la misma velocidad, el automóvil tendrá más impulso (debido a su mayor masa).
El momento puede considerarse el poder cuando un objeto se está moviendo, es decir, cuánta fuerza puede tener sobre otro objeto. Por ejemplo, una bola de boliche (masa grande) empujada muy lentamente (velocidad baja) puede golpear una puerta de vidrio y no romperla, mientras que una pelota de béisbol (masa pequeña) puede lanzarse rápido (velocidad alta) y romper la misma ventana. La pelota de béisbol tiene un impulso más grande que la bola de boliche. Porque el impulso es el producto de la masa y la velocidad afecta el impulso de un objeto. Como se muestra, un objeto con una gran masa y baja velocidad puede tener el mismo impulso que un objeto con una pequeña masa y gran velocidad. Una bala es otro ejemplo donde el impulso es muy alto, debido a la extraordinaria velocidad.
El impulso es una cantidad vectorial. Una cantidad vectorial es una cantidad que está completamente descrita por la magnitud y la dirección. Para describir completamente el impulso de una bola de bolos de 5 kg que se mueve hacia el oeste a 2 m / s, debemos incluir información sobre la magnitud y la dirección de la bola. No es suficiente decir que la pelota tiene 10 kg m / s de impulso; el impulso de la bola no se describe completamente hasta que se proporciona información sobre su dirección. La dirección del vector de impulso es la misma que la dirección de la velocidad de la bola. La dirección del vector de velocidad es la misma que la dirección en que se mueve un objeto. Si la bola de bolos se está moviendo hacia el oeste, entonces su impulso se puede describir completamente diciendo que es de 10 kg m / s hacia el oeste. Como cantidad vectorial, el impulso de un objeto se describe completamente por su magnitud y dirección. La dirección del momento se muestra mediante una flecha o un vector.
La unidad de impulso es kg m / s (kilogramo metro por segundo) o N s (Newton segundo).
Impulso: el impulso es el cambio en el impulso causado por una nueva fuerza; esta fuerza aumentará o disminuirá el impulso dependiendo de la dirección de la fuerza; Hacia o lejos del objeto que se movía antes. Si la nueva fuerza (N) va en la dirección del impulso del objeto (x), el impulso de x aumentará; por lo tanto, si N se dirige hacia el objeto x en la dirección opuesta, x disminuirá su velocidad y su impulso disminuirá.
En la comprensión de la conservación del impulso, la dirección del impulso es importante. El impulso en un sistema se suma mediante la suma vectorial. Bajo las reglas de la adición de vectores, agregar una cierta cantidad de impulso junto con la misma cantidad de impulso que va en la dirección opuesta da un impulso total de cero. Por ejemplo, cuando se dispara una pistola, una pequeña masa (la bala) se mueve a gran velocidad en una dirección. Una masa más grande (la pistola) se mueve en la dirección opuesta a una velocidad mucho más lenta. El retroceso de una pistola se debe a la conservación del impulso. El arma retrocede a una velocidad más baja que la bala debido a su mayor masa. El impulso de la bala y el impulso de la pistola son exactamente iguales en tamaño pero opuestos en la dirección. El uso de la suma de vectores para agregar el impulso de la bala al impulso de la pistola (igual en tamaño pero en sentido opuesto) da un impulso total del sistema de cero. El impulso del sistema de bala de pistola se ha conservado.
Cuando dos objetos chocan entre sí, se llama colisión. En física, una colisión no tiene que implicar un accidente (como dos autos que chocan entre sí), sino que puede ser cualquier evento en el que dos o más objetos en movimiento ejerzan fuerzas entre sí durante un corto período de tiempo.
Hay dos tipos de colisión: elástica e inelástica.
Una colisión elástica es aquella en la que no se pierde energía cinética. La colisión elástica se produce cuando los dos objetos "rebotan" cuando chocan.
Una colisión inelástica es aquella en la que se pierde parte de la energía cinética de los cuerpos en colisión. Esto se debe a que la energía se convierte en otro tipo de energía como calor o sonido. Las colisiones inelásticas ocurren cuando dos objetos chocan y no rebotan entre sí.
Ejemplos:
Una teoría importante en la física es la ley de conservación del impulso. Esta ley describe lo que sucede con el impulso cuando dos objetos chocan. La ley establece que cuando dos objetos chocan en un sistema cerrado, el impulso total de los dos objetos antes de la colisión es el mismo que el impulso total de los dos objetos después de la colisión. El impulso de cada objeto puede cambiar, pero el impulso total debe permanecer igual.
Por ejemplo, si una bola roja con una masa de 10 kg viaja hacia el este a una velocidad de 5 m / sy choca con una bola azul con una masa de 20 kg que viaja hacia el oeste a una velocidad de 10 m / s, ¿cuál es el resultado? ?
Primero identificamos el impulso de cada bola antes de la colisión:
Bola roja = 10 kg * 5 m / s = 50 kg m / s este
Bola azul = 20 kg * 10 m / s = 200 kg m / s oeste
El impulso resultante será ambas bolas = 150 kg m / s oeste
Nota: Un objeto en reposo tiene un impulso de 0 kg m / s.
El impulso que discutimos anteriormente es en gran medida el impulso lineal. Es coherente con nuestra comprensión del momento: un objeto grande y de rápido movimiento tiene un mayor impulso que un objeto más pequeño y más lento. El momento lineal se expresa como p = mv
De acuerdo con el Principio de Conservación del Momento Lineal, en ausencia de fuerzas externas, el impulso total de un sistema no cambia. El impulso de los componentes individuales puede, y generalmente lo hace, cambiar, pero el impulso total del sistema permanece constante.
Pero ¿qué pasa con los objetos que se mueven en un círculo? Resulta que no podemos imaginar el momento angular de la misma manera. El momento angular es el impulso de un objeto que está girando o en un movimiento circular y es igual al producto del momento de inercia y la velocidad angular. El momento angular se mide en kilogramos metros cuadrados por segundo.
Un cuerpo giratorio tiene inercia asociada con el llamado momento de inercia. El momento de inercia es como la masa en el momento lineal, ya que es la resistencia al cambio en la velocidad de rotación cuando se aplica un par de torsión (equivalente a la fuerza de rotación).
El momento de inercia depende de:
El momento angular se expresa como L = Iω. Esta ecuación es un análogo a la definición de momento lineal como p = mv. Las unidades para el momento lineal son kg m / s mientras que las unidades para el momento angular son kg m2 / s. Como es de esperar, un objeto que tiene un gran momento de inercia I, como la Tierra, tiene un gran momento angular. Un objeto que tiene una gran velocidad angular ω, como una centrífuga, también tiene un momento angular bastante grande.
La conservación del momento angular explica muchos fenómenos. El momento angular total de un sistema permanece sin cambios si ningún par externo actúa sobre él. La velocidad de rotación puede cambiar simplemente cambiando el momento de inercia.
Un ejemplo de conservación del momento angular es cuando un patinador de hielo está ejecutando un giro. El torque neto en ella es muy cercano a cero, porque hay relativamente poca fricción entre sus patines y el hielo, y porque la fricción se ejerce muy cerca del punto de pivote. En consecuencia, ella puede girar durante bastante tiempo. Ella también puede hacer otra cosa. Puede aumentar su velocidad de giro tirando de sus brazos y piernas hacia adentro. ¿Por qué el hecho de tirar de sus brazos y piernas aumenta su velocidad de giro? La respuesta es que su momento angular es constante debido al par neto en su insignificante tamaño. Su velocidad de giro aumenta enormemente cuando tira de sus brazos, disminuyendo su momento de inercia. El trabajo que hace para jalar sus brazos resulta en un aumento de la energía cinética rotacional.
Hay varios otros ejemplos de objetos que aumentan su velocidad de giro porque algo reduce su momento de inercia. Los tornados son un ejemplo. Los sistemas de tormenta que crean tornados están girando lentamente. Cuando el radio de rotación se estrecha, incluso en una región local, la velocidad angular aumenta, a veces hasta el nivel furioso de un tornado. La tierra es otro ejemplo. Nuestro planeta nació de una enorme nube de gas y polvo, cuya rotación provino de la turbulencia en una nube aún más grande. Las fuerzas gravitacionales hicieron que la nube se contrajera y, como resultado, la tasa de rotación aumentó.
En el caso del movimiento humano, uno no esperaría que se conservara el momento angular cuando un cuerpo interactúa con el medio ambiente cuando su pie se levanta del suelo. Los astronautas que flotan en el espacio no tienen un momento angular en relación con el interior de la nave si están inmóviles. Sus cuerpos continuarán teniendo este valor cero sin importar cómo giren, siempre y cuando no se empujen por el costado del recipiente.
