UNIDAD 3: DINÁMICA
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Fuerza.
Leyes de Newton
Aplicaciones de las leyes
Diagrama de cuerpo libre.
¿QUÉ DUELE MÁS: QUE TE LANCEN UNA PELOTA DE
TENIS O UNA BOLA DE BOLICHE A LA MISMA
VELOCIDAD?
¿Podemos saber la respuesta con física?
Claro que sí, a partir de concepto de momento lineal, dado que como veremos en esta
unidad la cantidad de movimiento o momento lineal, es una propiedad que describe el
movimiento de un cuerpo tanto en intensidad cómo de forma espacial.
El momento es muy útil a la hora de analizar choques, desviación de objetos, entre otras
cosas.
MOMENTO LINEAL
¿Qué es el momento? Sí analizamos la segunda ley de newton e introducimos la masa
dentro de la derivada temporal.
La cantidad
se denomina momento lineal, el cuál es un vector con dirección
igual a la de la velocidad, el momento es útil para analizar interacciones tanto de
contacto cómo a distancia. Además, tiene aplicaciones directa en todas las áreas de
la física. En 3D las componentes de momento son:
Por la que la segunda ley de newton se reescribe
las causa y por el otro los efectos.
Por un lado tenemos
IMPULSO Y MOMENTO LINEAL
Durante las interacciones o “choques” siempre hay transferencias de energía entre
las partículas involucradas, una forma de cuantificar estos efectos es a través del
Impulso, J, cuya definición es:
En términos del cambio de momento
En este caso el concepto es lo que coloquialmente se conoce como impuso: ejemplo un
“empujón”.
IMPULSO CON FUERZA VARIABLES
Sí la fuerza es variable el impulso se define cómo:
En términos del momento no cambia dado que
EJERCICIO
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CONSERVACIÓN DEL MOMENTO LINEAL
¿Por qué es tan importante el momento?
Simple, pues bajo ciertas condiciones el momento se conserva y si algo es conservado
en el tiempo, es predecible.
O lo que quiere decir que el momento inicial es igual al momento final. En un sistema
de varias partícula el momento total es la suma de los momentos individuales.
EJERCICIO
EJERCICIO
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CHOQUES Y LA CONSERVACIÓN DEL MOMENTO
Choques, usualmente con esta palabra hacemos referencia al tránsito vehicular, pero
realmente es más extenso, va desde las partículas fuundamentales hasta la colisión de
agujeros negros, etc.
Aquí analizaremos dos tipos.
Los choques elásticos: Sí durante la colisión no hay ganancias o pérdidas de
energía, es decir sólo actúan fuerzas conservativas, se denomina choque elástico.
Choques Inelásticos: Sí hay una pérdida de energía durante la colisión se considera un
choque inelástico. Los choques elástico son hipotéticos dado que en la realidad
siempre hay pérdida de energía en las colisiones.
CHOQUES TOTALMENTE INELÁSTICOS
Un choque totalmente inelástico puede ser una albóndiga que se
deja caer contra un plato y queda totalmente pegada.
En este caso tenernos una conservación del momento pero no de la
energía. La conservación del momento nos dice
Por lo que la velocidad que adquiere el sistema pegado es:
EJERCICIO
EJERCICIO
CLASIFICACIÓN DE LOS CHOQUES
En todos los choques se conserva el momento lineal
CHOQUES ELÁSTICOS
En este tipo de choques además del momento se conserva la
energía.
Conservación del momento:
Conservación de la energía.
CHOQUE ELÁSTICO CON UN CUERPO
INICIALMENTE EN REPOSO
Suponiendo que inicialmente el cuerpo B está en reposo es
decir que 𝑣𝐵1𝑥 =0. Tenemos que la conservación de la
energía y el momento, respectivamente es:
Jugando un poco con estas ecuaciones podemos obtener
las velocidades finales para ambos objetos.
EJERCICIO
EJERCICIO
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CENTRO DE MASAS
CENTRO DE MASAS
CENTRO DE MASAS
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