Desde el balanceo de un péndulo hasta una bola rodando colina abajo, el impulso sirve como una forma útil de calcular las propiedades físicas de los objetos. Puede calcular el impulso para cada objeto en movimiento con una masa definida. Independientemente de si se trata de un planeta en órbita alrededor del sol o de electrones que chocan entre sí a altas velocidades, el impulso siempre es el producto de la masa y la velocidad del objeto.
Calcular el momento
Calculas el impulso usando la ecuación
p = mv
donde el impulsopagse mide en kg m / s, masametroen kg y velocidadven m / s. Esta ecuación de la cantidad de movimiento en física te dice que la cantidad de movimiento es un vector que apunta en la dirección de la velocidad de un objeto. Cuanto mayor sea la masa o velocidad de un objeto en movimiento, mayor será el impulso, y la fórmula se aplica a todas las escalas y tamaños de objetos.
Si un electrón (con una masa de 9,1 × 10 −31 kg) se movía a 2,18 × 106 m / s, la cantidad de movimiento es el producto de estos dos valores. Puedes multiplicar la masa 9.1 × 10
−31 kg y la velocidad 2,18 × 106 m / s para obtener el impulso 1,98 × 10 −24 kg m / s. Esto describe el impulso de un electrón en el modelo de Bohr del átomo de hidrógeno.Cambio de impulso
También puede utilizar esta fórmula para calcular el cambio en el impulso. El cambio de impulsoΔp("delta p") viene dada por la diferencia entre la cantidad de movimiento en un punto y la cantidad de movimiento en otro punto. Puedes escribir esto como
\ Delta p = m_1v_1-m_2v_2
para la masa y velocidad en el punto 1 y la masa y velocidad en el punto 2 (indicado por los subíndices).
Puede escribir ecuaciones para describir dos o más objetos que chocan entre sí para determinar cómo el cambio en el momento afecta la masa o la velocidad de los objetos.
La conservación del impulso
De la misma manera, golpear bolas en la piscina entre sí transfiere energía de una bola a la siguiente, los objetos que chocan entre sí transfieren impulso. De acuerdo con la ley de conservación de la cantidad de movimiento, se conserva la cantidad de movimiento total de un sistema.
Puede crear una fórmula de impulso total como la suma de los momentos de los objetos antes de la colisión y establecer esto como igual al impulso total de los objetos después de la colisión. Este enfoque se puede utilizar para resolver la mayoría de los problemas de física relacionados con colisiones.
Ejemplo de conservación de la cantidad de movimiento
Cuando se trata de problemas de conservación de la cantidad de movimiento, se consideran los estados inicial y final de cada uno de los objetos del sistema. El estado inicial describe los estados de los objetos justo antes de que ocurra la colisión, y el estado final, justo después de la colisión.
Si un automóvil de 1500 kg (A) se mueve a 30 m / s en el +Xdirección chocó contra otro automóvil (B) con una masa de 1500 kg, moviéndose 20 m / s en el -Xdirección, esencialmente combinándose en el impacto y continuando moviéndose después como si fueran una sola masa, ¿cuál sería su velocidad después de la colisión?
Usando la conservación de la cantidad de movimiento, puede establecer la cantidad de movimiento total inicial y final de la colisión iguales entre sí comopagTi = pagTFopagA + pagB = pagTf para el impulso del coche A,pagA y el impulso del coche B,pagB.O en su totalidad, conmetroconjunto como la masa total de los coches combinados después de la colisión:
m_Av_ {Ai} + m_Bv_ {Bi} = m_ {combinado} v_f
DóndevF es la velocidad final de los coches combinados, y los subíndices "i" representan las velocidades iniciales. Utiliza −20 m / s para la velocidad inicial del automóvil B porque se mueve en el -Xdirección. Dividiendo pormetroconjunto (y al revés para mayor claridad) da:
v_f = \ frac {m_Av_ {Ai} + m_Bv_ {Bi}} {m_ {combinado}}
Y finalmente, sustituyendo los valores conocidos, señalando quemetroconjunto es simplemetroA + metroB, da:
\ begin {align} v_f & = \ frac {1500 \ text {kg} × 30 \ text {m / s} + 1500 \ text {kg} × -20 \ text {m / s}} {(1500 + 1500) \ text {kg}} \\ & = \ frac {45000 \ text {kg m / s} - 30000 \ text {kg m / s}} {3000 \ text {kg}} \\ & = 5 \ text {m /s} \ end {alineado}
Tenga en cuenta que a pesar de las masas iguales, el hecho de que el automóvil A se moviera más rápido que el automóvil B significa que la masa combinada después de la colisión continúa moviéndose en el +Xdirección.