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Física de bachillerato
Curso: Física de bachillerato > Unidad 1
Lección 2: Introducción al momentoIntroducción al momento
El momentum está definido para un marco de referencia particular; es la masa multiplicada por la velocidad del objeto. Creado por Sal Khan.
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Transcripción del video
En este video vamos a introducir la idea de
momento o ímpetu, y te invito a pensar en lo que significa el concepto de momento o ímpetu
en nuestro lenguaje cotidiano. Por ejemplo, si decimos que un negocio está en su mejor
momento, lo que muchas personas pensarían es que esto significa que a ese negocio le
está yendo muy bien, es decir, que es difícil detener su camino al éxito. Otro ejemplo: si te
dijera que es el momento de una estrella de cine, significa que está realizando películas muy,
muy, muy buenas, dicho de otra manera, es difícil pararla. En Física, el concepto de momento tiene
la misma noción, de hecho, su significado en el lenguaje cotidiano proviene de la Física. Podemos
pensar que una definición informal de momento es qué tan difícil es detener algo, qué tan difícil
es detener algo. Así que con esta definición muy informal trabajaremos con un poco de matemáticas
en un momento. Aquí tenemos dos imágenes: este gran camión de 18 ruedas y este auto de
fórmula 1, y digamos que ambos vehículos van a una misma velocidad de 20 metros sobre segundo,
de 20 m/s positivos. Y estamos pensando en sólo una dimensión: ambos van a la derecha a 20 m/s
y entonces tenemos una magnitud y una dirección, y es más, podemos poner un signo positivo aquí
para que sea muy claro que tiene una dirección: ambos vehículos van en dirección positiva
a 20 m/s. Sin embargo, podemos imaginar que sus masas son completamente distintas. Digamos
que este enorme camión tiene una masa de 30,000 kilogramos -30,000 kilogramos- y esta es la
masa aproximada de un camión de 18 ruedas, lo revisé antes de hacer el video. Y digamos
que la masa del auto de fórmula 1 es de 1,000 kilogramos. Bien, pausa el video y ahora
piensa en cuál de los dos tiene más momento. Bueno, probablemente estés imaginando cómo
intentar detener alguno de estos vehículos, y estoy seguro de que ambos son difíciles de
detener. Pero un camión a una velocidad de 20 m/s parece mucho más difícil de detener que
el auto de fórmula 1. Este vehículo parece que pueda atravesar cualquier cosa, por lo tanto, si
concluyes que el camión tiene un mayor momento que el auto de fórmula 1 cuando ambos van a
la misma velocidad, estarás en lo correcto. Pero una pregunta interesante es: ¿cómo podemos
cuantificar todo esto? Y ahí es donde entra la definición matemática de momento. El momento
se define como masa por velocidad [P = mv], y dado que la velocidad es un vector, es decir, no
sólo tenemos magnitud sino que también asignamos una dirección, en este caso una dirección
positiva, y como estamos en una dimensión, si hubiéramos dicho que la dirección era negativa,
entonces iría a la izquierda. Quizá esa sea la convención que podemos usar. Ahora bien, por
lo tanto, si multiplicamos la masa que es una escalar por la velocidad que es un vector
obtenemos que el momento también es un vector, es decir, tenemos un momento en cierta dirección.
Así que pausa el video e intenta calcular el momento para cada uno de estos vehículos. También
intenta encontrar cuáles son sus unidades. Bien, primero pensemos en el momento de este camión
de 18 ruedas. El momento será su masa, que es de 30,000 kilogramos -30,000 kilogramos-,
por su velocidad que es de más 20 m/s, y cuando multiplicamos estas dos obtenemos un 6
con uno, dos, tres, cuatro, cinco ceros, 600,000, y las unidades son kilogramo por metro sobre
segundo. Este es el momento del camión. Ahora, ¿cuál es el momento del automóvil de fórmula
1? Pausa el video e intenta calcularlo. Bueno, es la misma idea: el momento es su
masa, 1,000 kilogramos, por su velocidad, más 20 m/s. Y estoy haciendo énfasis en el signo
positivo porque estamos en una dimensión, y ya sabemos que el signo positivo hace referencia a un
lado y el signo negativo al lado contrario. Aquí le estamos dando una dirección, y por lo tanto,
su momento será igual a 20,000 kg•m / s. Ahora sí, cuando evaluamos los momentos de forma matemática,
es claro que el momento del camión es mayor que el momento del automóvil, es 30 veces mayor. Ahora,
ya sé lo que puedes estar pensando: "Bueno, esto se debe al marco de referencia que utilizamos si
estamos parados en el suelo mientras este camión y este automóvil se mueven, pero ¿qué sucede si nos
movemos con ellos?, ¿tendrán el mismo momento?" Y si te estás haciendo esta pregunta tan interesante
la respuesta es no, el momento depende del marco de referencia. Es decir: imagina que somos
capaces de viajar en otro automóvil, por aquí, y que también vamos a una velocidad de 20 m/s
en la misma dirección que el camión, entonces, con relación a nosotros, ahora la velocidad del
camión es 0, y si queremos calcular el momento tendremos que multiplicar la masa del camión,
que es de 30,000 kilogramos, por su velocidad, pero ahora desde nuestro marco de referencia esa
velocidad es 0. Por lo tanto, si viajamos en este otro automóvil a la misma velocidad que el camión,
entonces el momento que calcularemos también es 0. Ahora, ¿qué tendría entonces momento? Bueno,
pensemos que hay una piedra gigante por aquí, en este escenario, y vamos a decir que
pesa 100,000 kilogramos: si nuestro marco de referencia es estar parados frente a ella,
podemos ver que no tiene momento, pero ahora, si nos movemos a 20 m/s a la derecha, es decir,
más 20 m/s, entonces en este marco de referencia la piedra parece que va a menos 20 m/s, parece
que va a 20 m/s a la izquierda, y, por lo tanto, ahora, si tenemos el mismo marco de referencia
que el camión, parece que la piedra tiene un gran momento negativo, y te invito a que lo calcules si
así lo deseas. Por ahora te dejaré por aquí. Esto es sólo una introducción al momento o ímpetu,
pero una vez que comprendas la idea comenzarán a surgir todo tipo de cosas interesantes
en la Física a partir de este concepto.