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Física avanzada 1 (AP Physics 1)

Curso: Física avanzada 1 (AP Physics 1) > Unidad 6

Lección 1: Introducción al momento lineal y al impulso
Ciencia
Física avanzada 1 (AP Physics 1)
Momento lineal y colisiones
Introducción al momento lineal y al impulso
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Repaso de impulso

Google Classroom
Revisión de los términos clave y las ecuaciones relacionadas con el impulso, incluido cómo se puede calcular el impulso a partir de una gráfica de fuerza contra tiempo.

Términos clave

Término (símbolo)Significado
Impulso (F, delta, t) Producto de la fuerza promedio ejercida sobre un objeto y el intervalo de tiempo durante el cual se ejerce la fuerza. El impulso es igual al cambio en el momento (delta, p) y a veces se representa con el símbolo J. Cantidad vectorial que en el SI tiene unidades de start text, N, end text, dot, start text, s, end text o start fraction, start text, k, g, end text, dot, start text, m, end text, divided by, start text, s, end text, end fraction.

Ecuaciones

EcuaciónSímbolosSignificado en palabras
delta, p, equals, F, start subscript, start text, n, e, t, a, end text, end subscript, delta, tdelta, p es el cambio en el momento, F, start subscript, start text, n, e, t, a, end text, end subscript es la fuerza neta y delta, t es el periodo de tiempo de la fuerza neta.El impulso es proporcional a la fuerza constante neta que actúa sobre un objeto y al periodo de tiempo en el que la fuerza neta actúa.

Cómo la fuerza cambia el momento

Si tomamos la ecuación del impulso y despejamos la fuerza, se presenta otra relación de la ecuación:
FΔt=ΔpF=ΔpΔt\begin{aligned} F \Delta t &= \Delta p \\\\ F &= \dfrac{\Delta p}{\Delta t} \end{aligned}
Cuando se ejerce una fuerza neta sobre un objeto, cambia el momento del objeto sobre el tiempo en el que se ejerce la fuerza. En otras palabras, la fuerza es la tasa a la cual el momento cambia. Por ejemplo:
  • Si un objeto experimenta un cambio grande de momento (delta, p) durante un breve periodo de tiempo (delta, t), entonces debe haber habido una gran fuerza neta (F) aplicada a él.
  • Por el contrario, si un objeto experimenta un cambio pequeño de momento (delta, p) en un periodo de tiempo (delta, t), entonces debe haber habido una fuerza neta pequeña (F) aplicada a él.

¿Cómo encontrar el impulso a partir de una gráfica de fuerza contra tiempo?

El impulso es el área bajo la curva de una gráfica de fuerza contra tiempo. Las áreas sobre el eje del tiempo corresponden a una delta, p positiva y las áreas debajo del eje corresponden a una delta, p negativa . Si la fuerza no es constante, podemos dividir la gráfica en secciones y sumar el impulso en cada sección.
Por ejemplo, al encontrar el impulso total del objeto en la gráfica de fuerza contra tiempo en la Figura 1 durante t, start subscript, 1, end subscript, plus, t, start subscript, 2, end subscript, se pueden sumar las áreas A, start subscript, 1, end subscript y A, start subscript, 2, end subscript.
Figura 1. El impulso es el área bajo una gráfica de fuerza contra tiempo. Esta gráfica se puede analizar como dos áreas separadas para encontrar el impulso total durante el tiempo t, start subscript, 1, end subscript, plus, t, start subscript, 2, end subscript
A, start subscript, 1, end subscript es un rectángulo de altura F, start subscript, 0, end subscript y ancho t, start subscript, 1, end subscript. A, start subscript, 2, end subscript es un triángulo de altura F, start subscript, 0, end subscript y base t, start subscript, 2, end subscript. El impulso total sobre el objeto durante t, start subscript, 1, end subscript, plus, t, start subscript, 2, end subscript es
Δp=A1+A2=F0t1+12F0t2\begin{aligned}\Delta p &= A_1 + A_2\\ \\\\ &= F_0 t_1 + \dfrac{1}{2}F_0 t_2\end{aligned}
Para ejemplos resueltos de cómo encontrar el impulso o el cambio en el momento a partir de una gráfica de fuerza contra tiempo, ve nuestro video sobre el cálculo del impulso a partir de gráficas de fuerza contra tiempo.

Errores conceptuales comunes

  1. La gente suele olvidar lo que significa el signo del impulso. El impulso es un vector, por lo que un impulso negativo significa que la fuerza neta es en la dirección negativa. Del mismo modo, un impulso positivo significa que la fuerza neta está en la dirección positiva.
  2. Las personas a veces confunden el impulso con el trabajo. Tanto el impulso como el trabajo dependen de la fuerza neta externa, pero son cantidades diferentes. En la siguiente tabla se comparan las propiedades del impulso y del trabajo.
ImpulsoTrabajo
Producto de la fuerza neta y el...tiempodesplazamiento
Cambia el momento del objetola energía del objeto
Tipo de cantidadvectorialescalar

Aprende más

Para explicaciones más profundas sobre el impulso, ve nuestro video de impulso y momento.
Para verificar tu comprensión y trabajar hacia el dominio de estos conceptos, revisa nuestro ejercicio de calcular el cambio en el momento y la rapidez a partir de gráficas de fuerza contra tiempo.

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