3.1 Teorema del impulso mecánico
El impulso mecánico es consecuencia de una fuerza que actúa sobre un cuerpo y que modifica su estado de movimiento, por lo que las dos magnitudes están relacionadas.
Es decir, la variación del momento lineal o cantidad de movimiento de un cuerpo en la unidad de tiempo mide la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo. Este enunciado es otra forma de expresar la segunda ley de Newton y así fue formulada por él.
La segunda ley de Newton expresada en función de la cantidad de movimiento tiene una validez más general, ya que se puede aplicar cuando la masa varía, como en el caso de un vagón de ferrocarril que recibe agua de lluvia o de un cohete que asciende.
Actividad
Teorema del impulso mecánico
El impulso mecánico de la fuerza resultante es igual a la variación del momento lineal.
Ejemplo o ejercicio resuelto
En el campo de golf (II)
Siguiendo con el campo de golf, si la bola de golf tiene una masa de 45,9 g, ¿con qué velocidad sale del "tee"?
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El teorema del impulso tiene una gran importancia en aplicaciones de la vida diaria.
Seguramente habrás visto que los saltadores de altura o pértiga siempre caen sobre una colchoneta. Tú mismo, al saltar desde un lugar un poco elevado, doblas las rodillas al tocar el suelo.
En estos casos se intenta que el impulso necesario para detener a la persona se obtenga en un tiempo mayor, con lo que la fuerza que deberá soportar su estructura corporal será menor y, por lo tanto, será más difícil lesionarse.
Ejemplo o ejercicio resuelto
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En el frontón
Una pelota de tenis de 59 g llega a la pared de un frontón con una velocidad de 30 m/s, perpendicular a la pared, y rebota con una velocidad de 25 m/s en la misma dirección. ¿Qué fuerza media ejerce la pared sobre la pelota, si el tiempo de contacto entre la pelota y la pared es de 0,2 s?
Pre-conocimiento
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La seguridad en los automóviles
Existen dos sistemas de seguridad en el automóvil relacionados con el impulso que recibe una persona que viaja en un coche y sufre un accidente.
Mediante los cinturones de seguridad las personas reducen la velocidad mientras el vehículo lo hace, con lo que paran en un tiempo mayor. Esto hace que la fuerza (el impacto) sea menor y los huesos más fuertes del cuerpo puedan aguantar mientras se destruye la carrocería. Sin el cinturón la cabeza choca contra el parabrisas o la columna de dirección en un tiempo muy pequeño.
En un impacto lo suficientemente importante (un golpe contra un objeto indeformable a 18 km/h o una deceleración de 3g, o 29,4 m/s2), los airbags se inflan con gran rapidez por la acción del gas que se desprende en una reacción química, de manera que distribuyen la fuerza del impacto más equitativamente por todo el cuerpo, deteniendo al pasajero gradualmente.