Ley de conservación de la cantidad de movimiento
En ocasiones, cuando queremos resolver problemas sobre algún tipo de movimiento mecánico la aplicación de las leyes de Newton hace muy difícil encontrar la solución. La ley de conservación de la cantidad de movimiento puede ayudar a resolverlo sin grandes complicaciones.
Para iniciar o modificar el movimiento de un cuerpo, es necesario de la acción sobre él de una fuerza. Esta fuerza de acuerdo a la segunda ley del movimiento provoca variación en la cantidad de movimiento del cuerpo. Analicemos las fuerzas que se originan cuando un jugador de hockey choca con otro.
¿Cuáles son los componentes del sistema que se analiza?
¿Cuáles son las fuerzas pertenecientes a este sistema?
En general sobre los jugadores actúan fuerzas internas y externas al sistema.
¿Cuáles son los componentes del sistema mecánico que se analiza?
Si un sistema mecánico es el conjunto de cuerpos que pueden interactuar, entonces la fuerza que ejerce el jugador A sobre el B y la que ejerce el jugador B sobre el A, son fuerzas internas al sistema. Por otra parte las fuerzas como la fuerza de gravedad y la normal que actúan sobre cada jugador son fuerzas externas al sistema ( aquellas que se manifiestan como resultado de la interacción de un cuerpo cualquiera del sistema, con otro que no pertenece a dicho sistema).
¿Qué características tienen las fuerzas que surgen durante la interacción entre los jugadores?
¿Que acontece con la cantidad de movimiento de dos de los jugadores de hockey desde que se produce la interacción entre los jugadores?
Reflexiona en las ideas correctas
Dos atletas de hockey sobre el hielo se producen continuamente interacciones entre ellos. ¿Qué características tiene la cantidad de movimiento antes y después de una interacción?
La variación de la cantidad de movimiento que experimentan los jugadores A y B después de la interacción tienen igual módulo y dirección, pero son de sentidos opuestos.
Para calcular la variación de la cantidad de movimiento experimentada por el jugador B antes y después de la interacción se resta la cantidad de movimiento inicial menos la final.
La cantidad de movimiento antes de la interacción es igual a la cantidad de movimiento después de la interacción.
: Ley de conservación de la cantidad de movimiento
La cantidad de movimiento antes de la interacción es igual a la cantidad de movimiento después de la interacción.
Para dos cuerpos que interactúan:
La cantidad de movimiento total de un sistema, solo puede modificarse cuando actúan fuerzas exteriores sobre él. Si no actúan fuerzas externas o estas se compensan, la cantidad de movimiento permanece constante en valor y sentido:
Ejemplo : Ejercicio resuelto 1
Un bote de 50 kg de masa se desliza libremente sobre el agua a la velocidad de 20 m/s. Al bote le está entrando agua poco a poco, debido a un agujero en el fondo. ¿Qué velocidad tendrá el bote cuando le haya entrado 10 kg de agua?
Ejemplo : Ejercicio resuelto 2
Un auto de 1 500 kg se mueve con una velocidad de 72 km/h y choca contra otro auto de 1 200 kg que se encuentra en reposo. Determina la velocidad de los autos después del choque, si ambos continúan moviéndose unidos.
Análisis y datos
El carro de masa m1 tiene una velocidad v1 . Cuando choca con otro carro cuya masa es conocida m2 que se encontraba en reposo, luego su velocidad es v02 = 0. Piden calcular la velocidad de los autos si después del choque ambos quedan unidos. Aplicando la ley de conservación podemos dar solución al problema, considerando dos momentos, antes del choque y después de este.
m1 | v1 |
m2 | v02 = 0 |
Solución
Sustituyendo en la expresión se obtiene
