Impulsu

Impulsu
cantidá física y magnitud física vectorial ^(es)

Animación ilustrando un choque elásticu, un impulsu producíu pola variación de la cantidá de movimientu.

En mecánica, llámase impulsu a la magnitú vectorial, denotada usualmente como I, definida como la variación nel momentu llinial qu'esperimenta un oxetu físicu nun sistema zarráu. El términu difier de lo que cotidianamente conocemos como impulsu y foi acuñáu por Isaac Newton nel so segunda llei, onde lo llamó vis motrix, refiriéndose a una especie de fuercia del movimientu.^[1]

Definición

Formal

La segunda llei de Newton encargar de cuantificar el conceutu de fuercia. Diznos que la fuercia neto aplicada sobre un cuerpu ye proporcional a l'aceleración qu'adquier dichu cuerpu. Les constantes de proporcionalidad ye la masa del cuerpu, de manera que podemos espresar la rellación de la siguiente manera :

${\displaystyle \mathbf {F} =m\mathbf {a} =m{\frac {\mathrm {d} \mathbf {v} }{\mathrm {d} t}}={\frac {\mathrm {d} (m\mathbf {v} )}{\mathrm {d} t}}={\frac {\mathrm {d} \mathbf {p} }{\mathrm {d} t}}}$

si multiplicamos dambos miembros por ${\displaystyle \mathrm {d} t}$,

${\displaystyle \mathbf {F} \,\mathrm {d} t=\mathrm {d} \mathbf {p} }$

lo que nos diz que la variación de la cantidá de movimientu ye proporcional a una fuercia aplicao sobre la partícula mientres un intervalu de tiempu:

${\displaystyle \Delta \mathbf {p} =\int _{t_{1}}^{t_{2}}\mathbf {F} \,\mathrm {d} t}$

A lo que llamamos impulsu ye esi valor de la integral de la fuercia nel tiempu:

(1)${\displaystyle \mathbf {I} =\int \mathbf {F} \,\mathrm {d} t}$

Más simple

El conceutu d'impulsu puede introducise muncho primero de la conocencia sobre'l cálculu diferencial y integral con delles considerancies. Si consideramos una masa que nun varia nel tiempu suxeta a l'acción d'una fuercia tamién constante, la cantidá de movimientu puede tomase como'l simple productu ente la velocidá (${\displaystyle \mathbf {v} }$) y la masa (${\displaystyle \ m}$). Según la segunda llei de Newton, si a una masa ${\displaystyle \ m}$ aplícase-y una fuercia ${\displaystyle \mathbf {F} }$ aquella adquier una aceleración ${\displaystyle \mathbf {a} }$, acordies cola espresión:

${\displaystyle \mathbf {F} =m\mathbf {a} }$

multiplicando dambos miembros pol tiempu ${\displaystyle \ \Delta t}$ en que s'aplica la fuercia designada:

${\displaystyle \mathbf {F} \,\Delta t=\,m\,\mathbf {a} \,\Delta t}$

Como ${\displaystyle \mathbf {a} \,\Delta t=\Delta \mathbf {v} }$, tenemos:

${\displaystyle \mathbf {F} \,\Delta t=m\,\Delta \mathbf {v} }$

y finalmente:

${\displaystyle \mathbf {I} =\mathbf {F} \,\Delta t}$

que ye equivalente a (1) cuando la fuercia nun depende del tiempu.

Unidaes

Un impulsu camuda'l momentu llinial d'un oxetu, y tien les mesmes unidaes y dimensiones que'l momentu llinial. Les unidaes del impulsu nel Sistema Internacional son kg·m/s. Pa deducir les unidaes podemos utilizar la definición más simple, onde tenemos:

${\displaystyle \mathbf {F} \,\Delta t=m\,\Delta \mathbf {v} }$

${\displaystyle {\rm {\left[N\cdot s\right]=\left[kg\cdot {\frac {m}{s}}\right]}}}$

considerando que ${\displaystyle {\rm {\left[N\right]=\left[{kg}\cdot {\frac {m}{s^{2}}}\right]}}}$, y sustituyendo, resulta

${\displaystyle {\rm {\left[kg\cdot {\frac {m}{s^{2}}}\,s\right]=\left[kg\cdot {\frac {m}{s}}\right]}}}$

y efeutivamente,

${\displaystyle {\rm {\left[kg\cdot {\frac {m}{s}}\right]=\left[kg\cdot {\frac {m}{s}}\right]}}}$

colo que se comprobó que ${\displaystyle \left[\mathbf {I} \right]=\left[\Delta \mathbf {p} \right]}$, polo que l'impulsu de la fuercia aplicao ye igual a la cantidá de movimientu que provoca, o dichu otra manera, la medría de la cantidá de movimientu de cualquier cuerpu ye igual al impulsu de la fuercia que s'exerz sobre el.

Caltenimientu del momentu llinial

Artículu principal: Caltenimientu del momentu llinial

Como vimos, la variación na cantidá del movimientu y l'impulsu van estrechamente amestaos. El caltenimientu de la cantidá de movimientu llinial ye una de les cantidaes físiques que nun sistema zarráu apaecen inalterables. Asina, si sobre un sistema nun s'exerz fuercia neto dalguna, el momentu llinial total del sistema nun puede variar. Y pal nuesu casu: pa faer variar la cantidá de movimientu d'un cuerpu ye necesariu aplica-y un impulsu productu d'una fuercia.^[2]

Choques

Los choques son interacciones de dos o más cuerpos nel qu'esiste contautu ente ellos mientres un tiempu tanto determináu como indetermináu. Esisten distintos tipos de choque, los choques elásticos, inelásticos y perfectamente inelásticos. Toos estos choques tienen la carauterística de caltener la so momentum o cantidá de movimientu, pero non asina la so enerxía mecánica, que na mayoría de los casos solo considérase la enerxía cinética. Los choques elásticos caltienen el momentum inicial del sistema al igual que la enerxía cinética total del sistema. Dientro d'esti tipu de choque ye importante mentar un casu importante, que ye'l choque de dos cuerpos d'igual masa y unu d'ellos primeramente en reposu. Al impautar va tresferise la enerxía dende'l cuerpu en movimientu escontra'l que nun se ta moviendo, quedando'l cuerpu primeramente en movimientu en reposu, ente que l'otru va siguir en movimientu, el mesmu que siguía'l primer cuerpu, un exemplu d'este ye'l xuegu de pool o billar. Mientres dura'l choque cabo señalar que nel contautu de dambos cuerpos la enerxía almacenar nuna deformación mínima y non permanente.

Choque elásticu

Choque elásticu.

En física, nel casu ideal, un choque perfectamente elásticu ye un choque ente dos o más cuerpos que nun sufren deformaciones permanentes debíu al impautu. Nun choque perfectamente elásticu caltiénense tanto'l momentu llinial como la enerxía cinética del sistema. Ta claro que mientres un choque, anque sían de dos sólidos, nun puede considerase perfectamente elásticu una y bones siempres hai una deformación.

Los choques nes que la enerxía nun se caltién producen deformaciones permanentes de los cuerpos y denominar choques inelásticas.

Choques elásticos son aquelles nes cualos nun hai intercambiu de masa ente los cuerpos que topeten, sicasí, hai caltenimientu netu d'enerxía cinética.

Choque perfectamente inelástico

Choque perfectamente inelástico.

Nun choque inelástico (o choque plásticu) los cuerpos presenten deformaciones depués de la so separación, esto ye una consecuencia del trabayu realizáu. Nel casu ideal d'un choque perfectamente inelástico, los oxetos en choque permanecen pegaos ente sigo. El marcu de referencia del centru de mases dexa presentar una definición más precisa. Nos choques inelásticos la enerxía cinética nun se caltién, yá que parte d'ella ye "usada" pa deformar el cuerpu.

Ye por esto que puede dicise que nel choque inelástico la enerxía vese amenorgada por cuenta de la incapacidá de tornar al so estáu orixinal los cuerpos.

De tal manera que nel choque inelástico va haber tresformamientu d'enerxía mientres en contraste, el choque elásticu caltener constante.

Ver tamién

• Impulsu específicu
• Cantidá de movimientu
• Segunda llei de Newton

Notes y referencies

1. Newton, Isaac (1760). Philosophiae naturalis principia mathematica, páx. 21.
2. Juan Inzunza B. (2002). Física. Introducción a la Mecánica editorial = Talleres Direición de Docencia. ISBN 956-8029-35-4.

• Marcelo Alonso, Edward J. Finn (1976). Física. Fondu Educativu Interamericano. ISBN 84-03-20234-2.
• Richard Feynman (1974). Feynman lectures on Physics Volume 1 (n'inglés). Addison Wesley Longman. ISBN 0-201-02115-3.

Enllaces esternos

• Wikiversidá contién proyeutos d'aprendizaxe sobre Impulsu.
• Wikillibros tien un llibru o manual sobre Impulsu.
• Impulsu y Cantidá de movimientu (enllaz rotu disponible n'Internet Archive; ver l'historial y la última versión).
• Impulsu