IMPULSO E ÍMPETU

IMPULSO E ÍMPETU
IMPULSO E ÍMPETU.
Ejemplo 7.1
Una pelota de béisbol inicialmente en reposo se golpea con un bate.
La velocidad de la pelota, de masa 0'15 kg, en el instante inmediatamente
posterior al choque, vale 40 m·s-1. Si la duración del impacto es 10-3 s
¿cuál es la fuerza media sobre la pelota?.6000 N
Ejemplo 7.2
Un coche que va a 10 m·s-1 (unos 36 km·h-1) choca contra un árbol.
(a)Un pasajero sin cinturón golpea el parabrisas con la cabeza y se para en
0'02 s. El área de contacto entre la cabeza y el parabrisas es de 6x10-4 m2
y la masa de la cabeza es de 5 kg. Hallar la fuerza media por unidad de
masa que se ejerce sobre la cabeza. (b)Un pasajero de 70 kg de masa que
lleva cinturón de seguridad se para en 0'5 s. El área del cinturón de
seguridad en contacto con el pasajero es 0'1 m2. Encontrar la fuerza media
y la fuerza media por unidad de área. a) Fm = 25000 N, Fm/A
=4,16x107Nm-2 b) Fm = 3500N , Fm/A = 3,5x104Nm-2
COLISIONES ELÁSTICAS E INELÁSTICAS.
Ejemplo 7.7
(a) Un coche de 1000 kg que corre a 10 m·s-1 choca contra un
camión parado de 9000 kg y queda empotrado en él (fig.7.9, pág.165).
¿Cuánta energía cinética se pierde? (b)Si, en vez de esto, el camión se
moviera inicialmente a 10 m·s-1 y el coche estuviera parado, ¿cuánta
energía cinética se disiparía?.a)4,5x104 jul b) 4,5x 104 jul
EJERCICIOS
Sección 7.1 Impulso e ímpetu.
7.1 Una pelota de golf inicialmente en reposo se golpea con una
fuerza media de 2600 N durante 1'25x10 -3 s. ¿Cuál es la velocidad final de
dicha pelota si su masa vale 0'047 kg?. 69,1 m/s
7.4 Un piloto que sale disparado de su avión experimenta una
aceleración media de 12 g durante 0'25 s. (a)Si la masa del piloto es de 70
kg, ¿cuál es la fuerza media que actúa sobre él? (b)Hallar cuánto cambia el
módulo de su velocidad.
7.5 Un bateador golpea una pelota de béisbol de masa m, que se
movía a una velocidad v, y la dirige directamente hacia el lanzador con la
1
misma velocidad, pero en sentido opuesto. Si la pelota y el bate
permanecen en contacto durante un intervalo ?t, ¿cuál es la fuerza media
ejercida por el bate?.2mv/t hacia la izqda
7.6 Una pelota de goma de masa m se lanza contra una pared con
una celeridad v y rebota con la misma celeridad en el sentido opuesto.
(a)¿Cuál es el impulso que actúa sobre la pelota? (b)Se lanza contra la
pared una bola de plastilina de igual masa y con la misma celeridad y
queda adherida a la pared. ¿Cuál es el impulso sobre la bola?.
Conservación del ímpetu.
7.9 Un hombre sentado en el banco de una barca de vela intenta
avanzar soplando a las velas. Explicar qué ocurrirá.
Movimiento del centro de masas.
7.22 Un hombre de 70 kg está sentado en el centro de una canoa en
reposo de 30 kg de masa. Si se desplaza a un asiento 2 m más a proa, ¿qué
distancia se desplazará la canoa?.
7.24 Un hombre de 80 kg se halla sobre una balsa de 120 kg,
inicialmente en reposo. Si el hombre empieza a andar sobre ella a una
velocidad de 1'5 m·s-1, ¿con qué velocidad se moverá la balsa?.
PROBLEMAS
7.47 Una bola de billar choca contra otra bola idéntica y se desvía
45º de su dirección original. Demostrar que si el choque es elástico, la otra
bola deberá moverse formando un ángulo de 90º con la primera y con su
misma velocidad.
7.50 Explíquese cómo funciona el juguete de la fig.7.18 (pág.175).
El juguete se compone de un conjunto de bolas de acero colgadas de
cuerdas. Cuando una bola se levanta y se deja caer, la última bola del otro
extremo oscila hacia arriba. Si son dos las bolas que se desplazan
inicialmente, son dos las bolas del extremo opuesto las que oscilan
entonces hacia arriba.
ÍMPETU Y EMPLEO DEL CUERPO.
Ejemplo 7.10
(a) Utilizando los datos de la Tabla 7.1 (pág.179) para un saque de
tenis, calcular la masa efectiva de la raqueta. (b)¿Cuál es la fuerza media
sobre la pelota de tenis durante el impacto?. a) M = 0,59 Kg, b) Fm = 740N.
2
EJERCICIOS
Sección 7.7 Ímpetu y empleo del cuerpo.
7.71 ¿Cuál es la fuerza media sobre el pie en un saque de rugby?
1470N
7.72 Utilizando los datos de la Tabla hallar la fuerza media sobre la
mano de un jugador de balonmano cuando lanza la pelota.
7.73 Analizar, en función del impulso y del ímpetu, la diferencia
entre el boxeo sin guantes y con guantes.
7.74 ¿Cuál es la masa efectiva del percusor en un puntapié de
fútbol?
7.75 Utilizar los datos de la Tabla para el béisbol a fin de hallar (a)
la energía cinética transferida a la pelota y (b) la energía mecánica perdida.
a)114 jul b)55,3 jul
7.76 (a)En un puntapié de rugby, ¿cuál es la masa efectiva del
percusor? (b)¿Qué porcentaje del cuerpo de una persona de 80 kg
representa esto?
7.77 Analizar cómo el concepto de masa efectiva del percusor se
aplica a las técnicas del boxeo.
3