Resumen
9.1 Momento lineal
- El movimiento de un objeto depende tanto de su masa como de su velocidad. El momento es un concepto que describe esto. Es un concepto útil y poderoso, tanto desde el punto de vista computacional como teórico. La unidad del SI para el momento es el kg m/s.
9.2 Impulso y colisiones
- Cuando se aplica una fuerza sobre un objeto durante cierto tiempo, el objeto experimenta un impulso.
- Este impulso es igual al cambio de momento del objeto.
- La segunda ley de Newton en términos de momento establece que la fuerza neta aplicada a un sistema es igual a la tasa de cambio del momento que la fuerza provoca.
9.3 Conservación del momento lineal
- La ley de conservación del momento establece que el momento de un sistema cerrado es constante en el tiempo (se conserva).
- El sistema cerrado (o aislado) se define como aquel en el que la masa permanece constante y la fuerza externa neta es cero.
- El momento total del sistema se conserva solo cuando el sistema está cerrado.
9.4 Tipos de colisiones
- La colisión elástica es aquella que conserva la energía cinética.
- La colisión inelástica no conserva la energía cinética.
- El momento se conserva, independientemente de que la energía cinética se conserve o no.
- El análisis de los cambios de energía cinética y la conservación del momento permiten calcular las velocidades finales en términos de velocidades y masas iniciales en colisiones unidimensionales de dos cuerpos.
9.5 Colisiones en varias dimensiones
- El enfoque de las colisiones bidimensionales consiste en elegir un sistema de coordenadas conveniente y dividir el movimiento en componentes a lo largo de ejes perpendiculares.
- El momento se conserva en ambas direcciones de forma simultánea e independiente.
- El teorema de Pitágoras da la magnitud del vector de momento mediante el empleo de los componentes x y y, calculados con la conservación del momento en cada dirección.
9.6 Centro de masa
- Un objeto extendido (formado por muchos objetos) tiene un vector de posición definido, que recibe el nombre de centro de masa.
- El centro de masa puede considerarse, de forma imprecisa, como la ubicación media de la masa total del objeto.
- El centro de masa de un objeto traza la trayectoria dictada por la segunda ley de Newton, debido a la fuerza externa neta.
- Las fuerzas internas de un objeto extendido no pueden alterar el momento del objeto extendido en su conjunto.
9.7 Propulsión de cohetes
- Un cohete es un ejemplo de conservación del momento en el que la masa del sistema no es constante, ya que el cohete expulsa combustible para proporcionar empuje.
- La ecuación del cohete nos da el cambio de velocidad que obtiene el cohete al quemar una masa de combustible y que disminuye la masa total del cohete.