Cantidad de Movimiento e Impulso

A) CANTIDAD DE MOVIMIENTO (P): Es una magnitud física vectorial, a la cual se le conoce también como "Momentum Lineal";. Cuando un cuerpo de masa "m"; se mueve con una velocidad "V";, se dice que posee o tiene una cantidad de movimiento definida por el producto de su masa por su velocidad.

B) IMPULSO (J): Se llama también "Ímpetu o Impulsión"; y es una magnitud física vectorial que mide el efecto de una fuerza (F) que actúa sobre un cuerpo durante un tiempo muy pequeño (t), produciendo un desplazamiento del cuerpo en la dirección de la fuerza.

C) TEOREMA IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO: "Si sobre un cuerpo o sistema de partículas actúa un impulso externo , éste tendrá un valor igual al cambio producido en la cantidad de movimiento del cuerpo o sistema "

Es decir:  o 

D) PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO: "Cuando sobre un cuerpo o sistema, la fuerza o resultante de todas las fuerzas que actúan sobre él es igual a cero, la cantidad de movimiento se mantiene constante";.

Si: F=0 è  por lo tanto: 

Donde:

• Pf: Cantidad de movimiento final (kg.m/s).
• Po: Cantidad de movimiento inicial (kg.m/s).

E) CHOQUES O COLISIONES: "Se denomina choque a aquel fenómeno físico en el cual dos o más cuerpos interactúan de tal manera que producen fuerzas impulsoras en el instante del evento".

Antes del choque	Después del Choque

EN TODO CHOQUE SE CUMPLE QUE: La cantidad de movimiento antes del choque es igual a la cantidad de movimiento después del choque: 

Donde:

• m₁ y m₂: Masas (kg).
• U₁ y U₂: Velocidades antes del choque (m/s).
• V₁ y V₂: Velocidades después del choque (m/s).

F) COEFICIENTE DE RESTITUCIÓN (e): Se le denomina también coeficiente de percusión o de recuperación, es un numero adimensional, determinado por la razón entre las velocidades relativas de alejamiento (después del choque) y las velocidades relativas de acercamiento (antes del choque).

 Además: 

Además: La velocidad relativa se determinar por la diferencia vectorial de las velocidades de los móviles.

G) TIPOS DE COLISIONES O CHOQUES:
De acuerdo al valor de "e" puede ser:

a) Choque Perfectamente Elástico (e=1).

• Características:
• No hay deformación.
• La cantidad de movimiento se conserva: P (inicial) = P (final).
• La energía cinética se conserva: Energía Cinética (inicial) = Energía Cinética (final).

b) Choque Inelástico (0 < e < 1).

• Características:
• Si hay deformación parcial.
• La cantidad de movimiento se conserva: P (inicial) = P (final).
• La cantidad de energía cinética no se conserva:
  Energía Cinética (inicial) ¹ Energía Cinética (final).

Ejemplos:

Una pelota de 0,5 kg de masa se golpea durante 0,2 s. Si estaba en reposo y logra una velocidad de 10 km/h. Calcula:

a) La cantidad de movimiento final.

b) El impulso.

c) La fuerza promedio con que fue golpeada.

Para resolver el problema vamos a tener en cuenta que el impulso mecánico aplicado sobre la pelota es igual a la variación de su cantidad de movimiento: 

Como está en reposo inicialmente, podemos reescribir la ecuación: 

- La cantidad de movimiento final será el producto de la masa por la velocidad final:

- El impulso mecánico es igual a la variación de la cantidad de movimiento y por lo tanto es igual a la que acabamos de calcular: 

- La fuerza con la que fue golpeada será:

 

Relación de la física - química

La física y la química son dos ciencias que van de la mano una de la otra y se puede decir que son dependientes e independientes a la vez. Por una parte la física estudia el comportamiento de la materia mientras la química estudia la composición de esta, pero hay exacciones en que estas se convierten en una y es hay donde nace la Física-Química que investiga fenómenos físico-químicos usando técnicas de la Física atómica y molecular, y de la Física del estado sólido. 

Bueno a continuación les dejo 2 vídeos interesantes que hablan de la materia.

¿Qué es la Materia? - ¿Ondas o Partículas?

MATERIA Y ENERGÍA

Maquinas simples: Poleas

CLASES DE POLEAS

• Polea simple fija

La manera más sencilla de utilizar una polea es colgar un peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso.

Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que debe aplicarse es la misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la polea. La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más conveniente.

• Polea móvil

Una forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la carga un extremo de la cuerda al soporte, y tirar del otro extremo para levantar a la polea y la carga.

La polea simple móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para levantar la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar la carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda de la que debe tirarse es el doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga.

• Polea compuesta

Existen sistemas con múltiples de poleas que pretenden obtener una gran ventaja mecánica, es decir, elevar grandes pesos con un bajo esfuerzo. Estos sistemas de poleas son diversos, aunque tienen algo en común, en cualquier caso se agrupan en grupos de poleas fijas y móviles: destacan los polipastos:

• Polipastos o aparejos

El polipasto (del latín polyspaston, y éste del griego πολύσπαστον), es la configuración más común de polea compuesta. En un polipasto, las poleas se distribuyen en dos grupos, uno fijo y uno móvil. En cada grupo se instala un número arbitrario de poleas. La carga se une al grupo móvil.

• POLEAS CON CORREA

El sistema de poleas con correa mas simple consiste en dos poleas situadas a cierta distancia , que giran a la vez por el efecto de rozamiento de una correa con ambas poleas . Estas correas pueden ser de cintas de cuero , flexibles y resistentes .Este es un sistema de transmisión circular puesto que ambas poleas poseen movimiento circular . En  base a esto distinguimos claramente los siguiente elementos:

• la polea matriz .
• polea conducida
• la correa de transmisión

Ejercicio:

Test: http://www.daypo.com/poleas.html

Trabajo Potencia y Energia

Ejercicios:

Bibliográfica : Física Wilson - Buffa

Evalúa lo aprendido: http://www.daypo.com/trabajo-energia-2.html

Fuerza, tension y movimiento

Definiciones basicas

• Inercia: depende de la fuerza (reposo o movimiento)
• Fg: Fuerza gravitacional
• G: gravedad universal (6,67·10-11 N·m2/kg2) 

F⃗ g=−G⋅M⋅mr2⋅u⃗ r

• Tencion "T": Acción de fuerzas opuestas a que está sometido un cuerpo.
• Peso "W o P": Fuerza con que la Tierra atrae a un cuerpo, por acción de la gravedad (9.8 o 10 m/s2).

P = m.g

• Masa: propiedad fundamental del objeto; es una medida numérica de su inercia.
• Fuerza: Capacidad física para realizar un trabajo o un movimiento. 

F = m.a

Diagrama de cuerpo libre

Un diagrama de cuerpo libre es una representación gráfica utilizada a menudo por físicos e ingenieros para analizar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo libre. El diagrama de cuerpo libre es un elemental caso particular de un diagrama de fuerzas

Ejercicios de las leyes de Newton:

Test : http://www.daypo.com/fuerza-4.html

Torques

Torque o Momento de una fuerza

Cuando se aplica una fuerza en algún punto de un cuerpo rígido, dicho cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algún eje.

La puerta gira cuando se aplica una fuerza sobre ella; es una fuerza de torque o momento.

Ahora bien, la propiedad de la fuerza aplicada para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud física que llamamos torque o momentode la fuerza.
Entonces, se llama torque o momento de una fuerza a la capacidad de dicha fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un punto. 
En el caso específico de una fuerza que produce un giro o una rotación, muchos prefieren usar el nombre torque y no momento, porque este último lo emplean para referirse al momento lineal de una fuerza.
Para explicar gráficamente el concepto de torque, cuando se gira algo, tal como una puerta, se está aplicando una fuerza rotacional. Esa fuerza rotacional es la que se denomina torque o momento.
Cuando empujas una puerta, ésta gira alrededor de las bisagras. Pero en el giro de la puerta vemos que intervienen tanto la intensidad de la fuerza como su distancia de aplicación respecto a la línea de las bisagras. 
Entonces,  considerando estos dos elementos, intensidad de la fuerza y distancia de aplicación desde su eje, el momento de una fuerza  es, matemáticamente,  igual al producto de la intensidad de la fuerza (módulo) por la distancia desde el punto de aplicación de la fuerza hasta el eje de giro.
Expresada como ecuación, la fórmula es

 M = F • d

Cuando se ejerce una fuerza F en el punto B de la barra, la barra gira alrededor del punto A.  El momento de la fuerza F vale M = F • d

donde M es momento o torque
F = fuerza aplicada
d = distancia al eje de giro
El torque se expresa en unidades de fuerza-distancia, se mide comúnmente en Newton metro (Nm).
Si en la figura de la izquierda la fuerza F vale 15 N y la distancia d  mide 8 m, el momento de la fuerza vale:

M = F  •  d = 15 N  •  8 m = 120 Nm

La distancia  d  recibe el nombre de “brazo de la fuerza”.
Una aplicación práctica del momento de una fuerza es la llave mecánica (ya sea inglesa o francesa) que se utiliza para apretar tuercas y elementos similares. Cuanto más largo sea el mango (brazo) de la llave, más fácil es apretar o aflojar las tuercas.

Con este ejemplo vemos que el torque y la fuerza están unidos directamente.

Para apretar una tuerca se requiere cierta cantidad de torque sin importar el punto en el cual se ejerce la fuerza. Si aplicamos la fuerza con un radio pequeño, se necesita más fuerza para ejercer el torque.
 Si el radio es grande, entonces se requiere menos fuerza para ejercer la misma cantidad de torque.

RESUELVA EL TEST DE LO APRENDIDO:
http://www.daypo.com/test-torque-o-momento-fuerza.html

 

       

 

Leyes de newton

Primera ley de Newton o Ley de Inercia

Considere un cuerpo sobre el cual no actúe alguna fuerza neta. Si el cuerpo está en reposo, permanecerá en reposo. Si el cuerpo está moviéndose a velocidad constante, continuara haciéndolo así.

Es decir, si un cuerpo está en reposo, o si se mueve en línea recta y con velocidad constante, es porque sobre el no está actuando fuerza alguna, es decir que las fuerzas que actúan se anulan unas a otras o sea se hacen cero. De lo contrario si ves un cuerpo que se acelera, se frena o que su trayectoria no es recta, puedes asegurar que sobre el actúa una fuerza neta.

Hacen falta fuerzas para cambiar el estado natural de un cuerpo, que es el de reposo o el de movimiento uniforme rectilíneo. Por esta razón a esta primera ley se le conoce también como "ley de inercia". La inercia es la tendencia de un cuerpo a seguir como está. Si vas en un camión y este se detiene, tú tiendes a irte para adelante, a seguir el movimiento que llevas, no hay una fuerza que te empuje al frente, si no que el camión frenó y tú seguiste el movimiento.

Segunda ley de Isaac Newton

Newton demostró que hay una relación directa entre la fuerza aplicada y la aceleración resultante, además probo que la aceleración disminuye con la inercia ola masa ,Si tenemos un cuerpo de masa conocida y sabemos la fuerza neta que actúa sobre el podremos saber con facilidad la aceleración.

Newton se dio cuenta que la aceleración de los cuerpos era n la clave, por lo cual decidió formular la siguiente ecuación:

EF= m.a esta es la ecuación "EF" es la suma de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, "m" es la masa del cuerpo y "a" es la aceleración que tiene dicho cuerpo. Donde la aceleración es una magnitud que es directamente proporcional a la suma de "EF", La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s2, o sea,

1 N = 1 Kg · 1 m/s2

A la gran conclusión que llego newton es que el efecto que una fuerza tenga sobre un cuerpo depende de su masa; a mayor masa menor aceleración y a menor masa mayor será la aceleración resultante.

Para poder empezar a tener una aplicación de esta ley, debemos de tener muy en cuenta los siguientes conceptos, ya que estos nos ayudaran a poder resolver los problemas planteados dentro de las tres leyes de newton,

Movimiento

Si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es nula, la cantidad de movimiento del cuerpo permanece constante en el tiempo.

Fuerza

Fuerza es toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo, o de producir una deformación.

Aceleración

Se define la aceleración como la relación entre la variación o cambio de velocidad de un móvil y el tiempo transcurrido en dicho cambio: a=V-Vo/t

Donde "a" es la aceleración, "v" la velocidad final, "Vo" la velocidad inicial y "t" el tiempo.

Para que nos quede más claro lo que es la segunda ley y que es lo que tiende a lograr daremos un ejemplo:

  Se patea una pelota con una fuerza de 1,2 N y adquiere una aceleración de 3 m/s2, ¿cuál es la masa de la pelota?

  

Datos:

F = 1,2 N

a = 3 m/s2

m = 0.4 kg

Como sabemos la segunda ley de Newton es una de las leyes básicas de la mecánica se utiliza en el análisis de los movimientos próximos a la superficie de la tierra y también en el estudio de los cuerpos celestes.

Tercera ley de Newton

Esta ley nos habla de cómo interactúan los cuerpos. Por ejemplo cuando nosotros presionamos con el dedo un bloque en el suelo, el bloque oprime simultáneamente el dedo en la dirección contraria. A este hecho se le denomina interacción; entonces, las fuerzas que aparecen durante la interacción sobre cada uno de los cuerpos son las acciones mutuas entre ellos.(Hecht: 2007.)

En general, si un cuerpo actúa sobre otro, este último actúa sobre el primero de una manera definida que se puede expresar:

"cuando dos cuerpos ejercen fuerzas mutuas entre sí, las dos fuerzas son siempre de igual magnitud y de dirección opuesta. Es decir, que las acciones mutuas entre dos cuerpos son siempre iguales entre si y dirigidas en sentidos contrarios".

Conclusión

"Las tres leyes del movimiento de Newton" se enuncian abajo en palabras modernas: como hemos visto todas necesitan un poco de explicación.

1.- En ausencia de fuerzas, un objeto ("cuerpo") en descanso seguirá en descanso, y un cuerpo moviéndose a una velocidad constante en línea recta, lo continuará haciendo indefinidamente.

2.- Cuando se aplica una fuerza a un objeto, se acelera. La aceleración es en dirección a la fuerza y proporcional a su intensidad y es inversamente proporcional a la masa que se mueve: a = k(F/m)donde k es algún número, dependiendo de las unidades en que se midan F, m y a. Con unidades correctas (volveremos a ver esto), k = 1 dando a = F/m ó en la forma en que se encuentra normalmente en los libros de texto F = m a De forma más precisa, deberíamos escribir F = ma siendo F y a vectores en la misma dirección. No obstante, cuando se sobreentiende una dirección única, se puede usar la forma simple.

3.- "La ley de la reacción" enunciada algunas veces como que "para cada acción existe una reacción igual y opuesta". En términos más explícitos:

"Las fuerzas son siempre producidas en pares, con direcciones opuestas y magnitudes iguales. Si el cuerpo nº 1 actúa con una fuerza F sobre el cuerpo nº 2, entonces el cuerpo nº 2 actúa sobre el cuerpo nº 1 con una fuerza de igual intensidad y dirección opuesta."

Bibliografía

Alonso, Marcelo. Y Rojo, Onofre. (1989). Física, mecánica y termodinámica. México, sitesa.

Bueche, Frederick. (1989). Física para estudiantes de ciencias e ingeniería. México, Mc graw hill.

González, Víctor. Y Casillas, Enrique. (2000). Física 1. México, Progreso S.A.

Gutiérrez, Carlos. Y Cepeda, Martha. (2008). Física 1. México D.F. Larousse.

Hecht, Eugene. (2007). Física general. México, Mc Graw Hill.

Noreña, Francisco y Tonda, Juan. (1995). Física 1 para segudno año. México D.F. Cfe.

Resnick, Robert. (2000). Física. México, CECSA.

Rodríguez, Lombrado. (1985). Fundamentos de Física1. México D.F. Mc Graw Hill.

Tambutti, Romilio. (1994). Física 1 segundo grado. México, Limusa.

Tippens, Paul. (2001). Física conceptos y aplicaciones. Chile, Mc Graw Hill.



 RESUELVA EL TEST DE LO APRENDIDO :
http://www.daypo.com/test-leyes-newton-8.html