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Contenido principal

Conservación del momento

Repasa tus conocimientos sobre la conservación del momento con este artículo abierto alineado con los estándares NGSS.

Términos clave

TérminoSignificado
SistemaLa colección de objetos que son de interés.
Sistema cerradoUn sistema en el que las masas no entran ni salen.
Sistema aisladoUn sistema en el que ninguna fuerza externa neta actúa sobre los objetos dentro de él.
MomentoLa cantidad de movimiento. El momento es el producto de la masa y la velocidad, y como la velocidad es un vector, el momento también lo es.
Δ(mv)El cambio en el momento.
ΔtEl cambio en el tiempo o el intervalo de tiempo.
FnetaLa fuerza externa neta.

Ecuaciones

EcuaciónDesglose de símbolosSignificado
p=mvp es el momento, m es la masa y v es la velocidad.El momento de un objeto es la masa del objeto multiplicada por la velocidad del objeto.
Δ(mv)=FΔtF es la fuerza externa neta, Δt es el intervalo de tiempo y Δ(mv) es el cambio en el momento.El cambio en la cantidad de movimiento es el producto de la fuerza externa que actúa y el tiempo en el que actúa esa fuerza.

El momento y la fuerza en un sistema

El momento de un objeto es el producto de la masa y la velocidad del objeto. También sabemos que una fuerza neta que actúa sobre la masa dará como resultado la aceleración de esa masa: F=ma.
Una fuerza neta que actúa sobre un objeto puede cambiar la velocidad del objeto y, por lo tanto, su momento. El cambio en la velocidad debido a una fuerza neta aumentará cuanto más tiempo actúe la fuerza sobre el objeto: FΔt=maΔt=mΔv=Δmv.
La relación FΔt=Δ(mv) también se aplica a un sistema o colección de objetos.
Dos personas en patines sobre hielo empujan sus manos de forma activa, cada una empujando hacia la otra persona. Una flecha, etiquetada como dirección del movimiento, apunta hacia la izquierda detrás de la persona a la izquierda. Otra flecha, etiquetada como dirección del movimiento, apunta a hacia la derecha detrás de la persona a la derecha.
En un sistema cerrado y aislado, la fuerza neta externa es 0, así que el cambio de momento también es 0. En otras palabras, el momento se conserva en sistemas aislados y cerrados.
Sin embargo, la definición del sistema es importante. Por ejemplo, consideremos dos patinadores de hielo que están en reposo uno frente a otro, como se muestra arriba. Se empujan entre sí y se mueven en direcciones opuestas. Considerando ambos patinadores juntos como un sistema, el momento total es 0, tanto antes como después de que se empujen entre sí, porque el empuje es una fuerza interna.
Tomados por separado como dos sistemas diferentes, el empuje es una fuerza externa que actúa sobre ambos patinadores, y el momento de los dos cambia. El momento perdido por un patinador lo gana el otro.

¿Qué más debo saber acerca de la conservación del momento?

  • La conservación del momento tiene consecuencias prácticas. La relación entre el momento y la fuerza puede ayudarnos a estudiar fuerzas utilizando cantidades fáciles de medir. Por ejemplo, si conocemos las masas y velocidades de los objetos antes y después de una colisión, podemos aprender sobre las fuerzas involucradas durante esa colisión.
  • FnetaΔt se conoce como el impulso. La cantidad FnetaΔt se conoce como impulso y se representa con el símbolo J. Así que, a la ecuación FnetaΔt=Δmv a menudo se le llama el teorema del impulso-momento en muchos libros de texto.
  • Las fuerzas internas no afectan el momento del sistema. Debido a la tercera ley de Newton, las fuerzas que actúan entre masas dentro de un sistema se cancelan en pares y no contribuyen al momento del sistema.
  • El momento puede conservarse en una dirección pero no en otra. El momento se conserva en la dirección de Fneta, pero no se conserva en la dirección perpendicular. Por ejemplo, en el movimiento de un proyectil, el momento cambia verticalmente debido a la fuerza de gravedad hacia abajo. Sin embargo, el momento no cambia horizontalmente porque no hay fuerzas horizontales.

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