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MOMENTO LINEAL Y COLISIONES
Tomado de
Física para ingenieria y ciencias,
Volumen 1
Hans C. Ohanian
John T. Markett
Estimado alumno,
a continuación se le pide que revise
una serie de conceptos importantes
que nos permitirán abordar problemas
de Colisiones en clase.
Para redondear dichos conceptos también
se le pedirá que revise unos videos cuyo
acceso se encuentra en la página del
AMYD, bajo el rubro “ligas de interés”
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1) Cantidad de movimiento de una partícula
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a) Una pelota de tenis rebota en una pared
b) En el instante del impacto, la pared ejerce una gran fuerza
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2) Fuerzas impulsivas
Impulso
Prueba de choque de un automóvil
Mercedes-Benz. La primera fotografía
muestra un impacto a 49 km/h en una barrera
rígida. Esa fotografía se tomó 5 X 10-3 s
después del contacto inicial; las otras se
tomaron en intervalos de 20 X 10-3 s. El
automóvil permanece en contacto con la
barrera durante 0.120 s; luego retrocede
desde la barrera con una rapidez de 4.7
km/h. La barra comprobadora que está en el
piso tiene una longitud de 2 m
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La cantidad de movimiento inicial px de la bola es positiva; la cantidad de movimiento final p’x es negativa
Fuerzas impulsivas
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a) Antes del choque, la
partícula 2 está en
reposo y la 1 tiene
velocidad v1
b) Después del choque,
la partícula 1 tiene
velocidad v’1 y la 2
tiene velocidad v’2
Choques elásticos en una dimensión
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Velocidad final del proyectil
en un choque elástico
Choques elásticos en una dimensión
Velocidad final del blanco
en un choque elástico
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a) Inicialmente, el vagón 1 se mueve hacia la derecha y el vagón 2 está estacionario
b) Después del choque, el vagón 1 se mueve hacia la izquierda y el vagón 2 se mueve hacia la derecha
Choques elásticos en una dimensión
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a) Inicialmente, el vagón 1 se mueve hacia la derecha y el 2 está estacionario
b) Después del choque, los vagones permanecen unidos. Su velocidad común debe ser la velocidad del centro de masa
Choques inelásticos en una dimensión
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a) Antes de que la bala lo
golpee, el bloque de madera
está en reposo
b) Después, el bloque, con la
bala incrustada, se mueve
hacia la derecha y se
balancea hacia arriba hasta
una altura h
Choques inelásticos en una dimensión
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Un choque automovilístico. Antes del choque, las velocidades de los automóviles eran v1 y v2. después del choque, ambas velocidades son vCM
Choques en dos y tres dimensiones
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b) Después del choque, el ion de
helio sale perpendicular a su
dirección incidente con
velocidad v’1 mientras que la
molécula de oxígeno adquiere
una velocidad v’2 = v’2xi + v’2yj
Choques en dos y tres dimensiones
a) Un ión de helio con velocidad
v1 = v1xi se mueve hacia una
molécula de oxígeno
estacionaria
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Para analizar
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Su profesor de educación física le lanza una pelota de beisbol
con cierta rapidez y Ud. la atrapa. A continuación le lanzará
una pelota grande y pesada, cuya masa es 10 veces mayor
a la masa de la pelota de beisbol.
Su profesor le da las siguientes opciones para lanzarle la pelota
grande y pesada……con:
a) la misma rapidez que la pelota de beisbol
b) la misma cantidad de movimiento
c) la misma energía cinética
¿Cuál opción será más fácil y cual más difícil de atrapar?
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El arquero
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Un arquero de 70 kg está de pie en reposo sobre hielo sin fricción
y dispara .una flecha de 400 g horizontalmente a 50 m/s
a) ¿Con qué velocidad se mueve
el arquero sobre el hielo después
de disparar la flecha?
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Impulso Teorema impulso - cantidad de movimiento
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Teorema del valor medio del cálculo
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Clasifique
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Clasifique al tablero de un auto, al cinturón de seguridad y
a la bolsa de aire, de mayor a menor, en términos de
a) El impulso
b) La fuerza promedio
que cada uno entrega al pasajero en el asiento delantero,
durante una colisión.
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Ejemplo
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En una prueba de choque, un automóvil de 1.3 ton de masa
choca contra una pared. Las velocidades inicial y final del
automóvil son vi = - 9.0 i m/s y vf = 2.0 i m/s, respectivamente.
Si la colisión dura 0.12 s, encuentre el impulso causado por la
colisión y la fuerza promedio ejercida por el automóvil.
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Colisión elástica
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Ecuación no general para la resolución de problemas
de colisiones elásticas, unidimensionales,
entre dos objetos.
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Colisiones elásticas suponer que se conocen las masas y las velocidades iniciales
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Ejemplo de colisión inelástica
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A un automóvil de 1500 kg, en un semáforo, lo golpea por
la parte trasera un automóvil de 750 kg. Los dos automóviles
Quedan unidos y se mueven a lo largo de la misma trayectoria
que el automóvil en movimiento. Si el auto más pequeño se
movía a 25 m/s antes de la colisión,
¿cuál es la velocidad de los dos automóviles unidos
después de la colisión?
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Ejemplo de conservación de momento: Aliviador de estrés para ejecutivos
Seguramente ha visto este dispositivo,
que se conoce como “Cuna de Newton”.
En “ligas de interés” encontrará un video
con una simulación para el movimiento
de una, dos, tres esferas y su efecto sobre las demás.
1) Con base en ello conteste si es posible lo que se propone en el inciso c
Los motivos que exponga se entregan como parte de la tarea)
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Complemento de la tarea para entregar (martes 6 nov)
2) Observe el video sobre “Automóvil Accord” y explique cómo es que se
relaciona con el tema Cantidad de movimiento y Colisiones.
¿Está presente la conservación?
¿De qué cantidades físicas exactamente?
3) Conteste las siguientes preguntas sobre conceptos de física.
a) ¿Verdadero o falso?
1) En un choque perfectamente inelástico se pierde toda la energía cinética
de las partículas
2) En un choque elástico frontal la velocidad relativa del retroceso después
del choque es igual a la velocidad relativa de aproximación antes del mismo
3) La energía mecánica se conserva en un a colisión elástica
b) Intente explicar, con argumentos de física contundentes (no rollo)
las siguientes cuestiones:
4) ¿Por qué se puede prescindir del rozamiento y de la fuerza de gravedad
en los problemas de colisiones?
5) Si una masa de péndulo oscila ¿se conserva su momento?
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