Impulso: problemas y soluciones

Impulso: problemas y soluciones

1. Una bola de 0.5 kg cae en caída libre desde una altura de h₁ = 7.2 metros y reflejó una altura de h₂ = 3.2 metros. Aceleración debida a la gravedad = 10 m / s². Determinar impulso.

Conocido :

Masa de la bola (m) = 0.5 kg

Primera altura (h₁) = 7.2 metro

Segunda altura (h₂) = 3.2 metro

Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/s²

Buscado : Impulso (I)

solución:

Velocidad de la pelota antes de las colisiones (v_o)

La velocidad de la pelota antes de la colisión se calculó utilizando la ecuación del movimiento de caída libre. Conocido : Altura (h) = 7.2 metros, aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/s². Buscado : Velocidad final después de la colisión.

v² = 2 gh

v_o² = 2(10)(7.2) = 144

v_o = 2(10)(7.2) = 12 m/s

Velocidad de la pelota antes colisión (v_o) = -12 m/s. El signo menos indica la dirección de la pelota.

Velocidad de la pelota después de la colisión (v_t)

La velocidad de la pelota después de la colisión se calcula utilizando la ecuación del movimiento vertical. Conocido : altura (h) = 3.2 metros, aceleración debida a la gravedad (g) = -10 m/s², velocidad final a la altura máxima (v_t²) = 0. Buscado : Velocidad inicial tras la colisión entre la pelota y el suelo.

v_t² = v_o² + 2 gh

0 = v_o² + 2 (-10)(3.2)

v_o² = 64

v_o = √64 = 8 m/s

Velocidad de la pelota después de la colisión (v_t) es 8 m/s

Impulso (I)

Impulso (I) = el cambio en momentum (Δp)

I = m (v_t - v_o) = (0.5)(8-(-12)) = (0.5)(8 + 12) = (0.5)(20) = 10 Newton segundos

2. Una bola de 5 gramos cae libremente desde una altura y golpea el suelo. La aceleración debida a la gravedad, g = 10 m/s².^-2La velocidad de la pelota antes de la colisión es de 6 m/s.^-1 y después de la colisión, la pelota se refleja verticalmente a 4 m/s. Determina el impulso.

Conocido :

Misa de bolas (m) = 5 gramos = 0.005 kg

Velocidad de la pelota antes de la colisión (v_o) = -6 m/s

Velocidad de la pelota después de la colisión (v_t) = 4 m/s

Los signos positivo y negativo indican que la dirección antes de la colisión es opuesta a la dirección después de la colisión.

Querido: Impulso (I)

solución:

Impulso (I) = el cambio total en el momento (Δp).

I = Δp = mv_t – mv_o = m (v_t - v_o)

I = (0.005)(4 – (-6)) = (0.005)(4 + 6) = (0.005)(10) = 0.05 Newton segundo

3. Un objeto de 20 gramos lanzado con una velocidad de 4 m/s.^-1 a la izquierda. Después de chocar con la pared, la pelota se refleja con una velocidad de v₂ = 2 ms^-1 a la derecha. Determina el impulso.

Conocido :

Masa de la bola (m) = 20 gramos = 0.020 kg

Velocidad de la pelota antes de la colisión (v_o) = -4 m/s (hacia la izquierda)

Velocidad de la pelota después de la colisión (v_t) = +2 m/s (hacia la derecha)

Los signos más y menos indican la dirección opuesta.

Buscado : Impulso

solución:

Impulso (I) = cambio en el momento (Δp) = mv_t – mv_o

Impulso (I) = m (v_t - v_o) = 0.02 (2 – (-4))

Impulso (I) = 0.02 (2 + 4) = 0.02 (6)

Impulso (I) = 0.12 Newton segundos.

4. Una bola de 2 kg que se mueve a 5 m/s golpea una pared y rebota con una velocidad de -5 m/s. Calcula el impulso ejercido sobre la bola.
Solución: Impulso = cambio en el momento lineal = m(v₂ – v₁) = 2(-5 – 5) = -20 kg m/s

5. Un objeto de 3 kg experimenta una fuerza de 6 N durante 4 segundos. ¿Cuál es el impulso que experimenta el objeto?
Solución: Impulso = FΔt = 6 × 4 = 24 N s

6. Un objeto de 0.5 kg está en reposo y luego se acelera mediante un impulso de 10 N·s. ¿Cuál es la velocidad final?
Solución: Velocidad final = Impulso / masa = 10 / 0.5 = 20 m/s

7. Un impulso de 30 N·s actúa sobre un objeto de 6 kg. ¿Cuál es el cambio de velocidad?
Solución: Δv = Impulso / masa = 30 / 6 = 5 m/s

8. Una bola de 100 g que se mueve a 3 m/s es detenida por un impulso. ¿Cuál es el valor del impulso?
Solución: Impulso = m(v₂ – v₁) = 0.1(0 – 3) = -0.3 kg m/s

9. Un objeto de 2 kg experimenta una fuerza de 4 N durante 5 segundos. Calcula el impulso.
Solución: Impulso = FΔt = 4 × 5 = 20 N s

10. Un objeto de masa 3 kg se mueve a 3 m/s y se detiene debido a un impulso. Calcula el impulso.
Solución: Impulso = m(v₂ – v₁) = 3(0 – 3) = -9 kg m/s

11. Un objeto de 5 kg experimenta una fuerza de 2 N durante 3 segundos. ¿Cuál es el impulso?
Solución: Impulso = FΔt = 2 × 3 = 6 N s

12. Un impulso de 8 N·s actúa sobre un objeto de 4 kg. ¿Cuál es el cambio de velocidad?
Solución: Δv = Impulso / masa = 8 / 4 = 2 m/s

13. Una bola de 1 kg que se mueve a 2 m/s choca contra una pared y cambia de dirección manteniendo la misma velocidad. Calcula el impulso ejercido sobre la bola.
Solución: Impulso = m(v₂ – v₁) = 1(-2 – 2) = -4 kg·m/s

14. Un objeto de 4 kg experimenta una fuerza de 3 N durante 3 segundos. Calcula el impulso.
Solución: Impulso = FΔt = 3 × 3 = 9 N s

15. Un impulso de 10 N·s actúa sobre un objeto de 2 kg. ¿Cuál es el cambio de velocidad?
Solución: Δv = Impulso / masa = 10 / 2 = 5 m/s

16. Un objeto de 3 kg experimenta una fuerza de 5 N durante 2 segundos. ¿Cuál es el impulso que experimenta el objeto?
Solución: Impulso = FΔt = 5 × 2 = 10 N s

17. Un objeto de masa 4 kg se mueve a 5 m/s y se detiene debido a un impulso. Calcula el impulso.
Solución: Impulso = m(v₂ – v₁) = 4(0 – 5) = -20 kg m/s

18. Un objeto de 2 kg experimenta una fuerza de 6 N durante 3 segundos. Calcula el impulso.
Solución: Impulso = FΔt = 6 × 3 = 18 N s

19. Un impulso de 12 N·s actúa sobre un objeto de 3 kg. ¿Cuál es el cambio de velocidad?
Solución: Δv = Impulso / masa = 12 / 3 = 4 m/s

20. Un objeto de 5 kg experimenta una fuerza de 1 N durante 4 segundos. ¿Cuál es el impulso?
Solución: Impulso = FΔt = 1 × 4 = 4 N s

21. Un impulso de 15 N·s actúa sobre un objeto de 5 kg. ¿Cuál es el cambio de velocidad?
Solución: Δv = Impulso / masa = 15 / 5 = 3 m/s

22. Una bola de 3 kg que se mueve a 4 m/s es detenida por un impulso. ¿Cuál es el valor del impulso?
Solución: Impulso = m(v₂ – v₁) = 3(0 – 4) = -12 kg m/s

23. Un objeto de 2 kg experimenta una fuerza de 5 N durante 1 segundo. Calcula el impulso.
Solución: Impulso = FΔt = 5 × 1 = 5 N s

1. ¿Qué es el impulso?
   • Respuesta El impulso es el producto de una fuerza y ​​el intervalo de tiempo durante el cual actúa sobre un objeto. Representa el cambio en el momento lineal del objeto y se expresa mediante la fórmula $\text{Impulso}=F\times \Delta t$.
2. ¿Cómo se relaciona el impulso con el momento lineal?
   • Respuesta El impulso es igual al cambio en la cantidad de movimiento de un objeto. Si un objeto experimenta un impulso, su cantidad de movimiento cambiará en esa misma magnitud.
3. ¿Por qué es más seguro aterrizar sobre una colchoneta blanda que sobre un suelo duro al saltar desde una altura?
   • Respuesta Una colchoneta blanda aumenta el tiempo necesario para detener al saltador, en comparación con un suelo duro. Un tiempo de frenado más prolongado implica una menor fuerza media ejercida sobre el saltador, lo que reduce el riesgo de lesiones. Este mayor tiempo se traduce en una fuerza reducida, pero con el mismo impulso.
4. ¿Cómo funcionan los airbags en los coches en términos de impulso?
   • Respuesta Las bolsas de aire se inflan rápidamente durante una colisión, lo que aumenta el tiempo necesario para que el impulso de una persona se detenga por completo. Al aumentar el intervalo de tiempo de la fuerza (desaceleración), se reduce la fuerza promedio ejercida sobre la persona, lo que disminuye el riesgo de lesiones.
5. ¿Por qué los jugadores de béisbol "completan el movimiento" al golpear la pelota?
   • Respuesta Al completar el movimiento, aumenta el tiempo de contacto entre el bate y la pelota. Un mayor tiempo de contacto permite aplicar un mayor impulso a la pelota, lo que incrementa su momento de inercia y, potencialmente, resulta en un golpe más potente.
6. ¿Por qué las mercancías transportadas suelen embalarse con materiales de amortiguación?
   • Respuesta Los materiales amortiguadores, como la espuma o el plástico de burbujas, aumentan el tiempo que tarda un objeto en detenerse al experimentar una fuerza (por ejemplo, durante una parada repentina o una caída). Esto reduce la fuerza promedio que actúa sobre el objeto ante un impulso determinado, lo que ayuda a prevenir daños.
7. ¿Cómo explica el impulso el efecto de hacer rebotar una pelota de baloncesto con más fuerza?
   • Respuesta Al aplicar más fuerza al botar una pelota de baloncesto, aumenta el impulso que se le transmite, lo que resulta en un mayor cambio en su momento lineal. Esto significa que la pelota rebotará con mayor velocidad.
8. En lo que respecta al instinto, ¿por qué se aconseja a los atletas que "rueden" cuando se caen?
   • Respuesta Al caer, rodar aumenta el tiempo durante el cual se produce el cambio de momento. Esto significa que la fuerza promedio ejercida sobre el cuerpo del atleta se reduce, disminuyendo así el riesgo de lesiones.
9. Si dos fuerzas de diferente magnitud actúan sobre un objeto durante el mismo tiempo, ¿cómo se compararán sus impulsos?
   • Respuesta El impulso es el producto de la fuerza y ​​el tiempo. Dado que la duración del tiempo es la misma para ambas fuerzas, el impulso de la fuerza mayor será mayor que el de la fuerza menor.
10. ¿Por qué los golfistas utilizan un movimiento de "balanceo" al golpear una pelota de golf, en términos de impulso?

• Respuesta El movimiento de balanceo aumenta el tiempo de contacto entre el palo de golf y la bola. Un mayor tiempo de contacto permite transmitir un mayor impulso a la bola, lo que genera un cambio mayor en su momento lineal y, por lo tanto, un golpe más largo.