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MOMENTO LINEAL: Fisica Conceptual-ESPOL

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    MOMENTO LINEAL: Fisica Conceptual-ESPOL MOMENTO LINEAL: Fisica Conceptual-ESPOL Presentation Transcript

    • IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO ¿En cuál de las dos situaciones la persona presenta mayor cantidad de movimiento (momento)? ¿Porqué? 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 1
    • PRE-VUELO 1 Si la roca y el joven tienen el mismo momento ¿alcanzará la roca al joven? a) SI b) NO c) No, debido a que están separados la misma distancia d) Depende de la inclinación del plano 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 2
    • MOMENTO LINEAL O CANTIDAD DE MOVIMIENTO El momento lineal es una cantidad vectorial que se define como el producto de la masa del objeto por su velocidad. La dirección del momento es por definición la misma que la velocidad del objeto.   p mv 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 3
    • Si la roca y el joven ¿Cuál de las siguientes dos tienen el mismo situaciones representa un momento ¿alcanzará la mayor momento? ¿Porqué? roca al joven?   p mv 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 4
    • El camión de la figura tiene una masa de 7000 kg y se mueve con una rapidez de 80 km/h. Si el auto tiene una masa de 1000 kg, ¿a qué rapidez se debería mover para que tenga la misma cantidad de movimiento del camión? 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 5
    • Pre-vuelo 2 ¿Is it possible for a system of two objects to have zero total momentum while having a non-zero total kinetic energy? 1. YES 2. NO If two blocks attached by a spring at rest push off of each other, the total momentum will be zero because they go in opposite directions. But the kinetic energy will not be zero since they are now moving. 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 6
    • Cambio de momento (Δp) El cambio en el momento es dado por la diferencia de los momentos de la partícula. Se entiende por cambio, la diferencia entre el momento final y el momento inicial.    p p final pinicial    p mv final mvinicial    p m(v final vinicial ) 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 7
    • ¿Cuánto vale el cambio de momento de la esfera al chocar con la pared, si rebota con la misma rapidez? Aquí, el vector suma es cero, pero el vector diferencia, o cambio en el momento no lo es.    p p2 p1  p m2v2 m1v1 2mv Las esferas se han desplazado por conveniencia FLORENCIO PINELA - ESPOL 8
    • PRE-VUELO 3 Two identical balls are dropped from the same height onto the floor. In each case they have velocity v downward just before hitting the floor. In case 1 the ball bounces back up with the same velocity , and in case 2 the ball sticks to the floor without bouncing. In which case is the magnitude of the impulse given to the ball by the floor the biggest? A. Case 1 B. Case 2 C. The same Bouncing Ball Sticky Ball vfinal |I| = | p| |I| = | p| = |mvfinal – m vinitial| = |mvfinal – m vinitial| = |m( vfinal-vinitial)| = |m( 0-vinitial)| vinicial =2mv = mv
    • PRE-VUELO 4 In both cases of the above question, the direction of the impulse given to the ball by the floor is the same. ¿What is this direction? A. Upward correcta B. Downward time 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 10
    • IMPULSO    I m v F t F: Fuerza actuando sobre el objeto. 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 11 t: tiempo que la fuerza está en contacto
    • Newton's Laws in Action Momentum transfer from the bat to the ball is well described by Newton's Laws of Motion 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 12
    • APLICACIONES DEL IMPULSO El impulso entregado a los gases tiene la misma magnitud y dirección contraria al entregado a la turbina12:33cohete. 23/11/2009 o FLORENCIO PINELA - ESPOL 13
    • Hacer las prácticas deportivas más eficientes. 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 14
    • Dos vehículos idénticos viajan con la misma velocidad e impactan; uno sobre una pared sólida y el otro sobre un gran resorte, en ambos casos el vehículo llega al reposo luego de colisionar. ¿Cómo se comparan el impulso sobre el vehículo? A. Es mayor al chocar con la pared sólida. B. Es mayor al chocar con el resorte. C. Es igual en los dos casos. 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 15
    • Dos vehículos idénticos viajan con la misma velocidad e impactan; uno sobre una pared sólida y el otro sobre un gran resorte, en ambos casos el vehículo llega al reposo luego de colisionar. ¿Cómo se comparan la FUERZA sobre el vehículo? A. Es mayor al chocar con la pared sólida. B. Es mayor al chocar con el resorte. C. Es igual en los dos casos. 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 16
    • What advantages do air bags and seatbelts offer to the occupants of a car? Independiente el tipo de ¿si el impulso es el mismo, por qué las bolsas de aire superficie con la que se choque pueden salvar vidas? el impulso será el mismo!!!    I F t 23/11/2009 12:33 I  F FLORENCIO PINELA - ESPOL t 17
    • EL IMPULSO Y EL MOMENTO LINEAL Sea F la fuerza neta actuando sobre el bloque de masa m.    v  F m Segunda Ley de Newton F t m v t El impulso es igual al cambio en la cantidad de movimiento de un cuerpo Se define el impulso como el producto de la fuerza que actúa sobre un cuerpo multiplicada por el tiempo que ésta se encuentra en contacto. 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 18
    • Impulso de una Impulso de una fuerza constante fuerza variable Pero resulta que los casos más interesante son aquellos en donde la fuerza que actúa sobre el cuerpo no se mantiene constante durante el tiempo de contacto.   I F t Impulso 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 19
    • Ajuste de la fuerza  F t m v (a)Si la bola se detiene rápidamente (pequeño Δt), la fuerza de impulso es grande. El cambio en el momento es el mismo (b)Incrementando el tiempo de contacto (Δt grande) moviendo la mano junto con la bola, reduce la fuerza de impulso. El cambio en el momento es el mismo El impulso es igual al cambio en el momento del cuerpo! 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 20
    • A ball (mass 1.0 kg) is initially moving to the left at 30 m/s. After hitting the wall, the ball is moving to the right at 20 m/s. What is the impulse of the net force on the ball during its collision with the wall? 1. 50 kg • m/s to the right 2. 50 kg • m/s to the left 3. 10 kg • m/s to the right 4. 10 kg • m/s to the left 5. none of the above 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 21
    • ACTIVIDAD You drop an egg onto 1) the floor 2) a thick piece of foam rubber. In both cases, the egg does not bounce. In which case is the impulse greater? A) Floor B) Foam I= P C) the same Same change in momentum In which case is the average force greater A) Floor p=F t B) Foam F = p/ t C) the same Smaller t = large F 22 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL
    • You are testing a new car (which has only crash test dummies on board). Consider two ways to slow the car from a speed of 90 km/h (56 mi/h) to a complete stop: (i) You let the car slam into a wall, bringing it to a sudden stop. (ii) You let the car plow into a giant tub of gelatin so that it comes to a gradual halt. In which case is there a greater impulse of the net force on the car? 1. in case (i) 2. in case (ii) 3. the impulse is the same in both cases 4. not enough information given to decide 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 23
    • A 3.00-kg rifle fires a 5.00-g bullet at a speed of 300 m/s. Which force is greater in magnitude: (i) the force that the rifle exerts on the bullet; or (ii) the force that the bullet exerts on the rifle? 1. the force that the rifle exerts on the bullet 2. the force that the bullet exerts on the rifle 3. both forces have the same magnitude 4. not enough information given to decide 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 24
    • Fred (75 kg) and Jane (50 kg) are on skates facing each other. Jane then pushes Fred w/ a constant force F = 45 N for a time t = 3 seconds. Who will be moving fastest at the end of the push? A) Fred B) Same C) Jane Fred Jane F = +45 N (positive direct.) F = -45 N Newton’s 3rd law I = +45 (3) N-s = 135 N-s I = -45 (3) N-s = -135 N-s = p = p = mvf – mvi = mvf – mvi /m = vf - vi /m = vf - vi vf = 135 N-s / 75 kg vf = -135 N-s / 50 kg = 1.8 m/s = -2.7 m/s Note: Pfred + Pjane = (1.8) 75 + (-2.7) 50 = 0!
    • Momentum is Conserved para un sistema aislado F=0  Momentum is “Conserved” meaning it can not be created nor destroyed – Can be transferred  Total Momentum does not change with time.  This is a BIG deal! 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 26
    • CONSERVACIÓN DEL MOMENTO LINEAL  EN UN SISTEMA AISLADO DE FUERZAS EXTERNAS EL MOMENTO LINEAL DE UN SISTEMA SIEMPRE SE CONSERVA. • AISLADO DE FUERZAS EXTERNAS SIGNIFICA QUE LA FUERZA NETA QUE ACTUA SOBRE EL SISTEMA VALE CERO FLORENCIO PINELA - ESPOL 27 23/11/2009 12:33
    • Si el sistema está aislado de fuerzas externas!   Fneta ma 0 m(v vo )     v mv mvo Fneta m t      v vo p po Fneta m t    Fneta t m(v vo ) EL MOMENTO FINAL ES IGUAL AL MOMENTO INICIAL FLORENCIO PINELA - ESPOL 28 23/11/2009 12:33
    • Suponga que usted se mueve con un vagón lleno de mangos y sobre una superficie horizontal sin rozamiento a una determinada velocidad. Considere que usted comienza a lanzar los mangos fuera del vagón. ¿Qué le pasará a la velocidad con que se mueve el vagón? A. Depende de la dirección en que se lancen los mangos. B. El vagón aumentará su velocidad. C. El vagón disminuirá su velocidad D. El vagón mantiene su velocidad. 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 29
    • Suponga que la persona de la figura se encuentra sobre una patineta en un piso sin fricción. La masa de la persona y la patineta es de 80 kg. Si la persona lanza horizontalmente un objeto de 1 kg con una rapidez de 20 m/s. ¿Qué velocidad adquiere la persona? V v Antes. Después. 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 30
    • Ejemplo: Suponga que la persona se encuentra sobre una superficie sin fricción (aislado de fuerzas externas) Si la bola tiene una masa de 500 gramos y la persona una masa de 70 kg. Determine la velocidad de la persona después de atrapar la bola si ésta tiene una rapidez de 90 km/h FLORENCIO PINELA - ESPOL 31 23/11/2009 12:33
    • Ejemplo: Suponga que la persona se encuentra sobre una superficie sin fricción (aislado de fuerzas externas) Si la bola tiene una masa de 500 gramos y la persona una masa de 70 kg. Determine la velocidad de la persona después de atrapar la bola si ésta tiene una rapidez de 90 km/h Después. Antes. FLORENCIO PINELA - ESPOL 32 23/11/2009 12:33
    • v V Pantes= pdespués Pbola= p(bola+persona) mv (M m)V m 0,5 V v V x90 / 3, 6 0,18m / s M m 70,5 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 33
    • ¿Transferencia de momento? ¿Cuál sería la velocidad del bloque luego que la bala lo atraviesa, considere que no hay rozamiento? Mbloque=2 kg, mbala=20 g. FLORENCIO PINELA - ESPOL 34 23/11/2009 12:33
    • ¿Cuál sería la velocidad del bloque luego que la bala lo atraviesa, considere que no hay rozamiento? Mbloque=2 kg, mbala=20 g. FLORENCIO PINELA - ESPOL 35 23/11/2009 12:33
    • pantes mbala vbala pdespues pbala pbloque pantes pdespues 400(0, 02) 300(0, 02) 2(V ) 400(0, 02) 300(0, 02) V 1m/ s 2 FLORENCIO PINELA - ESPOL 36 23/11/2009 12:33
    • ¿Cuánto subirán sobre el plano? Si los bloques quedan unidos después de la colisión. ¿A qué altura llegarán sobre el plano inclinado sin fricción? 23/11/2009 12:33 FLORENCIO PINELA - ESPOL 37
    • FIN DE ESTA UNIDAD Al chocar la mosca. a)¿quién experimenta mayor impulso? b)¿mayor aceleración? A) La mosca B) El auto C) Igual en los dos FLORENCIO PINELA - ESPOL 38 23/11/2009 12:33