Impulso

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Animación ilustrando un choque elástico, un impulso producido por la variación de la cantidad de movimiento.

En física, se denomina impulso a la magnitud física, generalmente representada como (I), definida como la variación en la cantidad de movimiento que experimenta un objeto en un sistema cerrado. El término difiere de lo que cotidianamente conocemos como impulso y fue acuñado por Isaac Newton en su segunda ley, donde la llamó vi motrici refiriéndose a una especie de fuerza del movimiento.^[1]

Tabla de contenidos

1 Definición
2 Conservación del momento lineal
3 Choques
- 3.1 Choque elástico
- 3.2 Choque inelástico
4 Véase también
5 Notas y referencias
6 Enlaces externos

[editar] Definición

[editar] Definición formal

En la mecánica clásica, a partir de la segunda ley de Newton sobre la fuerza tenemos que:

$\vec F = \frac{d \vec p}{dt}$

si multiplicamos a ambos lados por un $\ dt$ :

$\vec F \cdot dt = d\vec p$

lo que nos dice que el cambio en la cantidad de movimiento es proporcional a una fuerza aplicada sobre la partícula durante algún intervalo de tiempo:

$\Delta \vec p = \int \vec F \cdot dt$

A lo que llamamos impulso es ese valor de la integral de la fuerza en el tiempo:

$I = \int \vec F \cdot dt$

[editar] Definición más simple

El concepto de impulso se puede introducir mucho antes del conocimiento sobre el cálculo diferencial e integral con algunas consideraciones. Si la masa no varía en el tiempo, la cantidad de movimiento se puede tomar como el simple producto entre la velocidad ( $\ v$ ) y la masa ( $\ m$ ). Según la segunda ley de Newton, si a una masa $\ m$ se le aplica una fuerza $\ F$ aquélla adquiere una aceleración $\ a$ , de acuerdo con la expresión:

$F = m \ a$

multiplicando ambos miembros por el tiempo t en que se aplica la fuerza F:

$F\,t = m\,a\,t$

Como $a\,t = v$ , tenemos:

$F\,t = m\,v$

y finalmente:

$I = F\,t$

que es el equivalente cuando la fuerza no depende del tiempo.

[editar] Unidades

Un impulso cambia el momento lineal de un objeto, y tiene las mismas unidades y dimensiones que el momento lineal. Las unidades del impulso en el Sistema Internacional son kg·m/s.

Para deducir las unidades podemos utilizar la definición mas simple, donde tenemos:

$F\,t = m\,v$

$\left [ N\,s \right ]= \left [ kg \frac {m}{s} \right ]$

considerando que $\left [ N \right ] = \left [ {kg} \frac{m}{s^2} \right ]$ , y sustituyendo, resulta

$\left [kg \frac {m}{s^2}\,s \right] = \left [ kg \frac {m}{s} \right ]$

y efectivamente,

$\left [ kg \frac {m}{s} \right ] = \left [ kg \frac {m}{s} \right ]$

con lo que hemos comprobado que $\left [ I \right ] = \left [ p \right ]$ , por lo que el impulso de la fuerza aplicada es igual a la cantidad de movimiento que provoca, o dicho de otro modo, el incremento de la cantidad de movimiento de cualquier cuerpo es igual al impulso de la fuerza que se ejerce sobre él.

[editar] Conservación del momento lineal

Artículo principal: Conservación del momento lineal

Como hemos visto, la variación en la cantidad del movimiento y el impulso van estrechamente ligados. La conservación de la cantidad de movimiento lineal es una de las cantidades físicas que en un sistema cerrado aparecen inalterables. Así, si sobre un sistema no se ejerce fuerza neta alguna, el momento lineal total del sistema no puede variar. Y para nuestro caso: para hacer variar la cantidad de movimiento de un cuerpo es necesario aplicarle un impulso producto de una fuerza.^[2]

[editar] Choques

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[editar] Choque elástico

Choque elástico

En física, en el caso ideal, una colisión perfectamente elástica es un choque entre dos o más cuerpos que no sufren deformaciones debido al impacto. En una colisión perfectamente elástica se conservan tanto el momento lineal como la energía cinética del sistema. Claro está que durante una colisión, aunque sean de dos sólidos, no se puede considerar perfectamente elástico ya que siempre hay una deformación.

Las colisiones en las que la energía no se conserva producen deformaciones permanentes de los cuerpos y se denominan colisiones inelásticas.

Colisiones elásticas son aquellas en las cuales no hay intercambio de masa entre los cuerpos que colisionan, sin embargo, no hay conservación neta de energía cinética.

[editar] Choque inelástico

Choque inelástico.

En un choque inelástico los cuerpos presentan deformaciones luego de su separación; esto es una consecuencia del trabajo realizado. En el caso ideal de un choque perfectamente inelástico, los objetos en colisión permanecen pegados entre sí. El marco de referencia del centro de masas permite presentar una definición más precisa. En los choques inelásticos la energía cinética no se conserva, ya que está es "usada" para deformar el cuerpo.

[editar] Véase también

[editar] Notas y referencias

↑ Newton, Isaac (1760), Philosophiae naturalis principia mathematica, 21. ISBN.
↑ Juan Inzunza B. (2002), Física. Introducción a la Mecánica, Talleres Dirección de Docencia. ISBN 956-8029-35-4.

Marcelo Alonso, Edward J. Finn (1976), Fisica, Fondo Educativo Interamericano. ISBN 84-03-20234-2.
Richard Feynman (1974), Feynman lectures on Physics Volume 1, Addison Wesley Longman. ISBN 0-201-02115-3.