Impulso - ejercicios resueltos

Introducción

Resumen de la sección: En esta sección, el instructor da la bienvenida y explica que se centrará en el concepto de impulso. Se menciona que el impulso es una cantidad física vectorial que representa la variación del momento lineal. También se destaca que el impulso puede calcularse como el producto de la fuerza aplicada y la variación de tiempo.

Concepto de Impulso

• El impulso es una cantidad física vectorial que representa la variación del momento lineal.

• Se denota como la variación del momento lineal (Δp).

• Puede calcularse como el producto de la fuerza aplicada (F) y la variación de tiempo (Δt).

Ejercicio 1 - Cálculo de Fuerza

Resumen de la sección: En este ejercicio, se plantea encontrar el valor de la fuerza necesaria para mover una pelota desde reposo hasta una velocidad específica en un tiempo determinado.

Datos del ejercicio

• Una pelota de golf con una masa de 45 gramos está en reposo.

• Se desea moverla a una rapidez final de 4 metros por segundo.

• El tiempo durante el cual se aplica la fuerza es 0.02 segundos.

Cálculo del Impulso

• El impulso puede calcularse mediante la fórmula Δp = mΔv, donde Δp es la variación del momento, m es la masa y Δv es el cambio en velocidad.

• En este caso, como tenemos un estado inicial (reposo) y un estado final (velocidad de 4 m/s), podemos calcular el impulso.

• La masa de la pelota debe convertirse a kilogramos, dividiendo los 45 gramos por 1000 (0.045 kg).

• El impulso es igual a la masa (0.045 kg) multiplicada por la velocidad final (4 m/s), lo que da como resultado 0.18 kg·m/s.

Cálculo de la Fuerza

• Para encontrar la fuerza aplicada, utilizamos la fórmula F = Δp/Δt, donde F es la fuerza y Δt es el cambio en tiempo.

• Dividimos el impulso (0.18 kg·m/s) entre el tiempo de aplicación de la fuerza (0.02 s).

• El resultado es una fuerza de 9 N.

Ejercicio 2 - Cambio en Rapidez

Resumen de la sección: En este ejercicio, se plantea determinar cómo cambia la rapidez de un cuerpo cuando sufre una variación en su velocidad.

Datos del ejercicio

• Un cuerpo con una masa de 50 kilogramos cambia su rapidez desde 20 m/s hasta 30 m/s.

Cálculo del Impulso

• Utilizamos nuevamente la fórmula Δp = mΔv para calcular el impulso.

• La masa del cuerpo es de 50 kg y el cambio en velocidad es Δv = (30 - 20) m/s = 10 m/s.

• Por lo tanto, el impulso es igual a la masa (50 kg) multiplicada por el cambio en velocidad (10 m/s), lo que da como resultado un impulso de 500 kg·m/s.

Conclusión

• En este ejercicio, se muestra cómo el impulso está relacionado con la variación en la velocidad de un cuerpo.

• El impulso es una cantidad física vectorial que representa la variación del momento lineal y puede calcularse como el producto de la fuerza aplicada y la variación de tiempo.

Aplicación de un impulso

Resumen de la sección: En esta sección se explica cómo aplicar un impulso a un objeto en movimiento. Se menciona que el impulso puede ser considerado como una fuerza que empuja al objeto, y se muestra la fórmula para calcular el impulso.

• El impulso se aplica empujando al objeto.

• La velocidad del objeto varía durante el movimiento.

• El impulso se calcula utilizando la fórmula de variación de momento lineal.

Cálculo del impulso

Resumen de la sección: En esta sección se explica cómo calcular el impulso utilizando la fórmula de variación de momento lineal. Se muestra cómo factorizar la masa en la fórmula y se realiza un ejemplo numérico.

• El impulso es igual a la diferencia entre el momento final y el momento inicial.

• El momento final es igual a la masa por la velocidad final.

• El momento inicial es igual a la masa por la velocidad inicial.

• Se puede factorizar la masa en ambas partes de la fórmula.

• Se realiza un ejemplo numérico con una masa de 50 kg, una velocidad final de 30 m/s y una velocidad inicial de 20 m/s.

Cálculo del impulso (continuación)

Resumen de la sección: En esta continuación del cálculo del impulso, se realiza el cálculo numérico utilizando los valores proporcionados anteriormente.

• La masa es igual a 50 kg.

• La variación de velocidad es igual a la velocidad final menos la velocidad inicial.

• Se realiza el cálculo del impulso utilizando los valores anteriores.

Resultado del cálculo del impulso

Resumen de la sección: En esta sección se muestra el resultado del cálculo del impulso y se explica su unidad de medida.

• El impulso calculado es de 500 kg·m/s o 500 N·s.

• La unidad de medida del impulso es kilogramo por metro sobre segundo (kg·m/s) o newton por segundo (N·s).