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Impulso y cantidad de movimiento El astronauta Edward H. White II, piloto del vuelo espacial Gemini-litan 4, flota en el espacio con gravedad cero. White está unido a la nave espacial por medio de un cable umbilical de 25 ft y un cable sujetador de 23 ft, los dos recubiertos de chapa de oro para formar una cuerda. A su derecha, White lleva una unidad de mano de maniobra automática (HHSMU, por sus siglas en inglés). Al disparar- la pistola de gas se transfiere la cantidad de movimiento al astronauta. (Foto de la NASA.) O bjetivos Cuando term ine de estudiar este capítulo el alumno: 1. Definirá y dará ejem plos de impulso y cantidad de m ovim iento com o cantidades vectoriales. 2. Escribirá y aplicará la relación entre im pulso y el cam bio en la cantidad de m ovim iento resultante. 3 . Enunciará la ley de la conservación de la cantidad de m ovim iento y la aplicará a la resolución de problem as físicos. 4 . Definirá y calculará el coeficiente de restitución para dos superficies. 179
180 Capítulo 9 Impulso y cantidad de movimiento 5. Distinguirá la diferencia entre choque elástico e ¡nelástico, por m edio de ejem plos y definiciones. 6. Predecirá las velocidades de dos cuerpos que chocan, después del im pacto, cuando se conocen el coeficiente de restitución, las masas y las velocidades iniciales. La energía y el trabajo son cantidades escalares que no informan absolutamente nada respecto de la dirección. La ley de la conservación de la energía describe tan sólo la relación entre los estados iniciales y finales; no dice nada acerca de cómo están distribuidas las energías. Por ejemplo, cuando chocan dos objetos, podemos decir que la energía total antes de la colisión debe ser igual a la energía después de la misma, si no tomamos en cuenta la fricción y otras pérdidas de calor. Sin embargo, necesitaremos un nuevo concepto si vamos a determinar cómo se reparte la energía total entre los objetos, o incluso sus direcciones relativas después del impacto. Los conceptos de impulso y cantidad de movimiento, que se presentan en este capítulo, añaden una descripción vectorial a nuestro estudio de la energía y el movimiento. Impulso y cantidad de movimiento Cuando se golpea una pelota de golf en el campo de juego, como se observa en la figura 9.1, una gran fuerza media F actúa sobre la pelota durante un corto espacio de tiempo Ai, haciendo que ésta se acelere desde el reposo hasta una velocidad final v . Es sumamente difícil medir tanto la fuerza como la duración de su acción; pero el producto de ambas F A i puede calcularse en función del cambio de velocidad resultante de la pelota de golf. A partir de la segunda ley de Newton, sabemos que Al multiplicar por A i se obtiene T7 V/ “ V° í = m a = m — ;------ A t F Ar = m(\f - v0) o bien. F Ar = mvf — mv0 (9.1) Esta ecuación es muy útil para resolver problemas relacionados con choques, a los que se han asignado nombres especiales a sus términos. El impulso F A t es una cantidad vectorial de igual m agnitud que el producto de la fuerza por el intervalo de tiem po en el que actúa. Su dirección es la misma que la de la fuerza. Figura 9.1 Cuando el palo de golf golpea la pelota, una fuerza F que actúa durante un espacio de tiempo provoca un cambio en la cantidad de movimiento de la pelota.
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Física, conceptos y aplicaciones S
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Prefacio xiii Capítulo 1 Introducc
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PARTE I Meca nica Introducción Cen
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Momento de torsión y equilibrio ro
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Máquinas simples Las máquinas sim
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esumen y repaso Resumen En la indus
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sección transversal de un cilindro
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28.3. ¿Qué significa la diferenci
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Los instrumentos para obtener imág
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29.4 Densidad de flujo y permeabili
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Resumen Hemos visto que ios campos
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Fuerza y momentos de torsión en un
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Resumen El momento magnético de la
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tir ese aparato en un instrumento c
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Inducción electromagnética Las im
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31.1 Ley de Faraday 603 Figura 3 1
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31.4 El generador de ca 607 Movimie
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Resumen La inducción electromagné
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31.4. El flujo magnético que enlaz
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Objetivos Cuando term ine de estudi
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32.1 El condensador 625 En un circu
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- 3 Conceptos clave ángulo de fase
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32.19. Un condensador tiene un rég
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Resumen La investigación sobre la
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Reflexión y espejos La luz láser
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Preguntas de repaso Comente esta af
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no invertida de 5 cm de altura, ¿c
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36.7. Un objeto se desplaza desde l
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Preguntas para la reflexión críti
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37.3 La red de difracción 719 Solu
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tensidad I del haz transmitido por
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Espejo móvil X *37.31. Las luces p
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• i i m í 't V.J h /! Resumen y
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38.7. ¿Qué masa se requiere para
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Problemas Tome como referencia la t
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