Impulso y cantidad de movimiento

Impulso ( I) y cantidad de movimiento (p)

1) Diapositivas de Impulso y Cantidad de movimiento

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Bibliografía

Física, Serway- Faughn.
Física, Wilson-Buffa

ATENCIÖN: Les dejo este link de la serie Schaum.
Se les sugiere que analicen, interpreten, reconozcan ecuaciones y unidades en los ejercicios ya resueltos del capítulo 2, 3, 4 y 8 sobre Cinemática, Fuerzas, Leyes de Newton e Impulso y cantidad de movimiento.
También tienen ejercicios propuestos al finalizar cada capítulo.
https://higieneyseguridadlaboralcvs2.files.wordpress.com/2013/08/fc3adsica-general-10ma-edicic3b3n-schaum.pdf

Actividad:
Luego de leer la bibliografía propuesta sobre impulso, cantidad de movimiento, conservación de la cantidad de movimiento, choques: tipos de choques, elabora un mapa conceptual online empleando cualquiera de los siguientes recursos: 
a) goconqr
tutorial:https://www.youtube.com/watch?v=3o2klFQNhvI

https://www.youtube.com/watch?v=_pUVCsbO7x4

b) https://www.mindmeister.com
Tutorial:https://www.youtube.com/watch?v=KjgprJzTupk
c) bubbls.us
Tutorial: https://www.youtube.com/watch?v=RI9etUiR224

Recursos online

1) Vídeos sobre cantidad de movimiento

https://www.youtube.com/watch?v=f4F_Y6xsBhY

https://www.youtube.com/watch?v=w8hc6n7bcE4

2) Impulso y momento lineal: Unicoos

https://www.youtube.com/watch?v=B8erCTqCbjk&index=8&list=PLOa7j0qx0jgMmfrfpXICBGJ4O9U168F-k

3) Cantidad de movimiento: Unicoos

https://www.youtube.com/watch?v=Jdu9WFeyJEk&index=4&list=PLOa7j0qx0jgMmfrfpXICBGJ4O9U168F-k

4) Colisión inelástica entre muelles

https://www.youtube.com/watch?v=NEMafpdl6eA

5) Colisión inelástica entre dos masas

https://www.youtube.com/watch?v=zkzu8_LnmMo

6) Choque perfectamente inelástico

https://www.youtube.com/watch?v=R3ruG1GMXVc

7) COLISIÓN ELÁSTICA 

https://www.youtube.com/watch?v=7aixQfqYNXk

8) Colisión elástica, péndulo: Unicoos

https://www.youtube.com/watch?v=daxnoBof2OU&list=PLOa7j0qx0jgMmfrfpXICBGJ4O9U168F-k&index=5

9) Choques en dos dimensiones

https://www.youtube.com/watch?v=GOE5kIszE-Y

10) Choques entre tres partículas

https://www.youtube.com/watch?v=ol8EJd2rzTM

11) Choque elástico y completamente inelástico

https://www.youtube.com/watch?v=l_Urnky5ZZU

12) Impulso ( pelota que choca contra una pared)

https://www.youtube.com/watch?v=8dBQyhzLvRU

13) Impulso y velocidad después del golpe

https://www.youtube.com/watch?v=_itHm6wRZCk

14) Coeficiente de restitución (unicoos)

https://www.youtube.com/watch?v=aQipIXLnfUc

15) Coeficiente de restitución 2 ( unicoos)

https://www.youtube.com/watch?v=m56APuBXGjs

Actividad para el desarrollo de la teoría

Impulso y cantidad de movimiento

Analiza y responde:
Antiguamente en los encuentros de box se empleaban los puños desnudos. En el boxeo actual se usan guantes acolchonados. ¿Cómo protege esto el cerebro del boxeador contra posibles lesiones? Los boxeadores suelen balancerse con el golpe. ¿Cómo protege esto su salud?

1a) Se golpea una pelota de golf de 50 g con un palo. La fuerza ejercida sobre la pelota varía desde cero, en el momento de hacer contacto, hasta cierto valor máximo, cuando la pelota se deforma, y de nuevo hasta cero cuando la pelota se separa del palo. Suponga que la pelota se separa de la cara del palo con una velocidad de 44 m/s.a) calcula el impulso debido a la colisión, b)Estime la duración del choque considerando que la distancia que la pelota recorre junto con el palo es de 2 cm, c)la fuerza media sobre la pelota.

b)En una prueba de impacto, un automóvil de 1,5 x 10³ kg choca con un muro. Las velocidades inicial y final del vehículo son vi = -15 m/s y vf = 2.6 m/s, respectivamente. Si la colisión dura 0,15 s, determine la cantidad de movimiento inicial y final debido al choque y la fuerza media ejercida sobre el automóvil. Rta: 1,76 x 10⁵ N.

2) Un jugador de béisbol intenta utilizar una máquina lanzadora de pelotas para ayudarse a mejorar su promedio de bateo. El jugador coloca la máquina de 50 kg sobre un estanque congelado, la máquina lanza una pelota de béisbol de 0,15 kg en dirección horizontal con rapidez de 36 m/s. Analiza la cantidad de movimiento antes y después del lanzamiento, halla el valor de la velocidad de retroceso de la máquina.

Choques
3a) Un auto cuya masa es de 900 kg choca con la parte trasera de otro auto de 1800 kg detenido ante un semáforo. Los dos vehículos quedan trabados a consecuencia de la colisión. Si el primer auto tenía una velocidad de 20 m/s antes de la colisión. ¿ Cuál es la velocidad final después de la colisión?

b)Dos esferas de lodo chocan de frente en una colisión perfectamente inelástica, suponga que m₁ = 0,5 kg, m₂ = 0,25 Kg, v_1i = 4 m/s y v_2i = - 3 m/s. a) Determine la velocidad de la esfera de lodo después del choque. b) La energía cinética antes y después del choque. c) La pérdida de energía cinética. Rta: 1,67 m/s, 5,13 J; 1,05J; 4,08 J

4) El péndulo balístico es un dispositivo que sirve para medir la velocidad de un proyectil en movimiento rápido, como una bala por ejemplo. La bala se dispara hacia un bloque grande de madera suspendido de unos alambres delgados. El bloque detiene la bala, y el sistema completo balancea a lo largo de una distancia vertical h. Es posible obtener la velocidad inicial de la bala midiendo h y las dos masas. Como ejemplo de esta técnica, suponga que la masa de la bala, m₁ es 5 g, la masa del péndulo, m₂ es 1 kg y h es 5 cm. a) Plantea la ecuación para este tipo de choque y analiza cuales son las incógnitas, b) la energía mecánica se conserva después del choque, halla la velocidad final, c) determina la velocidad inicial de la bala.Rta: 0,99 m/s; 199 m/s

5) En una intersección, un auto de 1500 kg que viaja hacia el este a 25 m/s choca con una camioneta de 2500 kg que viaja hacia el norte a 20 m/s. Determine la dirección y la magnitud de la velocidad de los dos vehículos unidos inmediatamente después del choque, suponiendo que todos los vehículos experimentan una colisión perfectamente inelástica. Rta: 53º ; 16 m/s.

6)Dos bolas de billar se mueven una hacia otra. Las bolas tienen idéntica masa, y se supone que el choque entre ellas es elástico. Si las velocidades iniciales de las bolas son 30 cm/s y - 20 cm/s, ¿cuál es la velocidad de cada bola después de la colisión? Rta: - 20 cm/s ; 30 cm/s.

7) Un bloque de masa m = 1,6 kg moviéndose hacia la derecha con una rapidez de 4 m/s sobre una pista horizontal sin frcción y choca con un resorte unido a un segundo bloque de masa igual a 2,1 kg que inicialmente se mueve hacia la izquierda con una rapidez de 2,5 m/s. Considera la colisión como elástica ya que la fuerza de resorte es conservativa. La energía cinética no se transforma en energía interna durante la colisión del resorte. se solicita hallar las velocidades de los dos bloques después de la colisión.

8) Averigüen la velocidades finales en un choque elástico de una bola de billar contra otras dos inicialmente en reposo, sabiendo que la bola incidente queda en reposo después de chocar. Todas tienen la misma masa m, y la velocidad de la bola incidente es de 2 m/s, ambas bolas salen formando un ángulo de 45° respecto de la dirección del movimiento. Rta: 1,42 m/s

9) Una raqueta logra golpear una pelota de tenis de 200 g desviando su dirección en 35°. Si la velocidad inicial es de 35 m/s y la velocidad final de 75 m/s. ¿Qué fuerza media experimentó la pelota, si la duración del contacto fue de 0,04 s?

10) Un patinador de hielo de 75 kg se mueve a 10 m/s. Choca contra un patinador estacionado de igual masa. ¿Con qué velocidad se  desplazan ambos luego de la colisión? La fuerza promedio que un patinador puede experimentar sin romperse un hueso es de 4500 N. Si el tiempo de impacto es de 0,1 s, se rompe algún hueso?

Guía 2

Impulso y Cantidad de Movimiento

1-Un hombre de 75 kg salta desde una altura de 5m a una piscina, y transcurre un tiempo de 0,45 s para que el agua reduzca la velocidad del hombre a cero. ¿Cuál fue la fuerza promedio que el agua ha ejercido sobre el hombre? (considerando el sistema de referencia positivo verticalmente hacia arriba) Rta: 1650 N

2-Un cuerpo de 0,10 kg de masa cae desde una altura de 3m sobre un montón de arena. Si el cuerpo penetra 3 cm antes de detenerse, ¿qué fuerza constante ejerció la arena sobre él? (considerando el sistema de referencia positivo verticalmente hacia arriba) Rta: 9,83 N

3-¿Qué impulso sobre una masa de 2 kg le provoca un cambio en su cantidad de movimiento de 50 N s?

a)25 N s         b)50 N s       c) 100 N s          d) -25 N s        e) – 50 N s

4-Un tanque de Guerra de 3000 kg de masa se mueve con una velocidad de 20 m/s. Lanza una granada de 10 kg con una velocidad de 600 m/s en la misma dirección de su movimiento. ¿Cuál es la nueva velocidad del tanque? Rta: 8 m/s

5-Una bala de 10 g se mueve hacia un péndulo de 0,8 kg que se encuentra en reposo. Si la bala queda empotrada en el péndulo, y el sistema bala-péndulo sube hasta una altura de 0,45 m, encuentre la velocidad de la bala antes de entrar al péndulo. Rta: 240,56 m/s

6-a)¿Qué se entiende por coeficiente de restitución?

b- Una esfera que se está moviendo a 6 m/s golpea a otra de 4 kg que está en reposo y continúa en la misma dirección a 2 m/s. Hallar: a) la velocidad de la bola de 4 kg después del choque, b) el coeficiente de restitución.

7-Entre dos cuerpos, uno de 30 kg que se está moviendo de 3 m/s a la derecha y el otro de 15 kg que se mueve a 6 m/s a la izquierda, ocurre un choque frontal directo: Si el coeficiente de restitución es e= 0,6 y el tiempo que dura el choque es de 0,02 s, determine la fuerza de choque promedio. Rta 7200 N

8- Un automóvil de 1500 kg que se desplaza a 24 m/s choca con un camión de 3000 kg que está parado. Inmediatamente después del choque la velocidad del camión es 10 m/s. ¿Cuál es la velocidad del automóvil inmediatamente después del choque? ¿Cuál es el coeficiente de restitución del choque?¿Cuál es el cambio que experimenta la energía interna del sistema? Rta: 4 m/s; 0,25; 2,7 x 10⁵ J

9-Un núcleo originariamente en reposo, se desintegra emitiendo un electrón de momento lineal 9,22 x 10^-21 kg m/s y un neutrino en un ángulo recto a la dirección del electrón, con momento lineal 5,33 x 10 ^-21 kg m/s. a) ¿ En qué dirección retrocede el núcleo residual?¿Cuál es su momento lineal? B) Suponiendo que la masa del núcleo residual es 3,9 x 10^-25 kg. ¿Cuáles son su velocidad y su energía cinética? Rta: 1,064 x 10^-20 kg m/s; 150°; 2,73 x 10² m/s; 1,45 x 10^-16 J

10-Dos automóviles, 1 y 2, de masas de 500 kg y 800 kg respectivamente. El uno avanza hacia el este y el 2 hacia el norte hacia un cruce. Las velocidades constantes de las dos partículas son v₁ = 54 km/h y v₂ = 72 km/h. Calcular la velocidad común de ambos vehículos, posterior al choque.

11- Un balón de futbol tiene una masa de 0,40 kg e inicialmente se mueve a la izquierda 20 m/s, pero luego es pateado de modo que adquiere una velocidad con magnitud de 30 m/s y la dirección de 45° hacia arriba y a la derecha. Calcule el impulso de la fuerza neta y la fuerza neta media, suponiendo que el choque dura  0,01 s. Rta: 16,5 kg m/s; 8,5 kg m/s 1,9 x 10³ N.

12-Un tirador sostiene holgadamente un rifle de masa 3 kg a fin de que pueda retroceder libremente al hacer un disparo. Dispara una bala de masa 5 g con una velocidad horizontal relativa al suelo de 300 m/s. ¿Qué velocidad de retroceso tiene el rifle?¿Qué cantidad de movimiento y energía cinética finales tiene la bala?¿ Y el rifle? Rta: - 0,5m/s; 1,5 kg m/s; 225 J;-1,5 kg m/s; 0,375 J.

13-Un auto de 1000 kg viaja hacia el norte a 15 m/s, y en un cruce choca con una vagoneta de 2000 kg que viaja al este a 10 m/s. Todos los ocupantes usan cinturones de seguridad y no hay lesionados, pero los dos autos quedan enganchados y se alejan del punto de impacto como una sola masa. A) Tratando cada auto como partícula, calcule la cantidad de movimiento total justo antes del choque, b) El asegurador necesita saber la velocidad de los restos después del choque, ¿cómo puede hacerlo? Rta: 2,5 x 104 kg m/s; 37°; 8,3 m/s.