Trabajo De Fisica

Impulso y cantidad de movimiento

Impulso

El impulso es el producto entre una fuerza y el tiempo durante el cual está aplicada. Es una magnitud vectorial. El módulo del impulso se representa como el área bajo la curva de la fuerza en el tiempo, por lo tanto si la fuerza es constante el impulso se calcula multiplicando la F por Δt, mientras que si no lo es se calcula integrando la fuerza entre los instantes de tiempo entre los que se quiera conocer el impulso.

Cantidad de Movimiento

La cantidad de movimiento es el producto de la velocidad por la masa. La velocidad es un vector mientras que la masa es un escalar. Como resultado obtenemos un vector con la misma dirección y sentido que la velocidad.

Relación entre Impulso y Cantidad de Movimiento

El impulso aplicado a un cuerpo es igual a la variación de la cantidad de movimiento, por lo cual el impulso también puede calcularse como: , dado que el impulso es igual a la fuerza por el tiempo, una fuerza aplicada durante un tiempo provoca una determinada variación en la cantidad de movimiento, independientemente de su masa:

Conservación de la cantidad de movimiento choques o colisiones

Básicamente en una colisión el movimiento de las partículas que chocan (o, por lo menos, el de una de ellas) cambia en forma muy brusca y que podemos establecer una separación bastante definida entre los tiempos que transcurren "antes de la colisión" y los que lo hacen "después de ella".

Ejemplo: un camión de carga de 30,000 kg que viaja a 10.0 m/s choca contra un automóvil de 1700 kg que viaja a 25 m/s en dirección opuesta .Si quedan unidos después del choque, ¿a qué rapidez y en qué dirección se moverán?

Trabajo mecánico

En términos físicos, el trabajo W se define como el producto escalar de la fuerza aplicada por la distancia recorrida. Donde “a” es el ángulo que forman la dirección de la fuerza y el desplazamiento. Así luego, el trabajo es una magnitud escalar, que alcanza su valor máximo cuando la fuerza se aplica en la dirección y el sentido del movimiento.

Grafico:(a) Trabajo de una fuerza variable, determinado como el área comprendida entre la curva y el eje de abscisas. (b) Trabajo de una fuerza constante para todo el recorrido.

Se hace descender por una pendiente un cuerpo de 198 kgf recorriendo 10 m. ¿Cuál será el trabajo realizado por el cuerpo?

Datos: F: 198 kgf

d: 10 m

L: ?

Energía cinética (Ec)

La energía cinética de un cuerpo es aquella energía que posee debido a su movimiento. Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada.

Ejercicio: Calcula la energía cinética de una persona de 70 kg de masa cuando se mueve a 5 m/s.

Datos: m: 70kg

V: 5 m/s

Energía potencial gravitatoria (Epg)

Energía potencial gravitatoria es aquella energía que poseen los cuerpos que se encuentran en altura. Esta energía depende de la masa del cuerpo y de la atracción que la Tierra ejerce sobre él (gravedad).

Epg = m • g • h

m = masa

g = constante de la fuerza de gravedad

h = altura

Ejercicio: calcular la energía potencial de una pelota de 0.7 kg que cae de un edificio de 29 metros.

Datos: m: 0.7 kg

h: 29m

Energía potencial elástica (Epe)

Es la energía acumulada en un cuerpo elástico tal como un resorte. Se calcula como:

Ejercicio: un muelle de constante recuperadora K = 400N/m -1 se estira 8 cm. Calcular energía potencial elástica.

Energía potencial (Ep)

Todo cuerpo que se ubicado a cierta altura del suelo posee energía potencial. Esta afirmación se comprueba cuando un objeto cae al suelo, siendo capaz de mover o deformar objetos que se encuentren a su paso. El movimiento o deformación será tanto mayor cuanto mayor sea la altura desde la cual cae el objeto.

Ep = Epg + Epe

Ejercicio: según los dos ejemplos dados anteriormente.

Datos: Epg = 199.14 J

Epe = 1.28 J

Principio de la conservación de energía

El Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.

Ejercicio 1:

Se deja caer sobre un muelle en posición vertical una masa de 0.5 kg desde 1 m de altura. El muelle tiene una longitud de 0.5 m y una constante de 100 N/m.

• Calcular la longitud h del muelle cuando está comprimido al máximo

Resolución:

Aplicamos el principio de conservación de la energía

0.5⋅9.8⋅1.0=0.5⋅9.8⋅h+12 100(0.5−h) 2   h=0.224 m

Ejercicio 2:

Un péndulo simple está formado por un hilo inextensible y de masa despreciable de 0.5 m de longitud del que cuelga una masa puntual de 2 kg. Si se separa de la posición de equilibrio 10º y se suelta, calcular la tensión del hilo cuando el péndulo pasa de nuevo por la posición vertical. Tomar g=9.8 m/s2.

Resolución:

Aplicamos el principio de conservación de la energía y a continuación, la dinámica del movimiento circular uniforme

mgh= 1/2 mv 2  h=r−r . cosθ

T−mg=mv 2 r

Con los datos: r=0.5 m, m=2 kg, θ=10º, obtenemos v=0.38 m/s, T=20.2 N

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