Impulse: definición, ecuación, cálculo y ejemplos

¡Puntúa este artículo!

Definición de impulso

Si alguna vez pateaste una pelota, golpeaste un saco de boxeo o practicaste deportes que involucraban cualquier tipo de pelota, has estado usando el concepto de impulso sin siquiera saberlo. Entonces, ¿qué es exactamente el impulso y qué tiene que ver con cualquiera de esas situaciones?

Antes de que podamos definir el impulso, necesitamos hablar sobre el concepto de impulso. El momento es una medida de fuerza y ​​una medida de lo difícil que es detener un objeto. Un objeto que no se mueve tiene impulso cero. Un objeto grande de movimiento lento tiene un gran impulso. Un objeto pequeño que se mueve rápidamente también tiene un gran impulso. Por ejemplo, si una pelota de ping-pong y una bola de boliche tienen la misma velocidad, entonces la bola de boliche tiene un impulso mayor porque es más masiva que la pelota de ping-pong.

Esta es la fórmula del impulso:

impulso

En esta fórmula, la cantidad de movimiento ( p ) es igual a la masa ( m ) multiplicada por la velocidad ( v ). El momento es un vector que es igual al producto de la masa y la velocidad (que también es un vector).

Pero, ¿cómo se relaciona el impulso con el impulso? Cuando una fuerza actúa sobre un objeto durante un corto período de tiempo, el impulso es la medida de cuánto cambia la fuerza el momento de un objeto.

La fórmula del impulso se ve así:

Impulso

Debido a que el impulso es una medida de cuánto cambia el impulso como resultado de la fuerza que actúa sobre él durante un período de tiempo, una fórmula alternativa para el impulso se ve así:

Impulse1

Esta fórmula relaciona el impulso con el cambio en el momento del objeto. El impulso tiene dos unidades diferentes, ya sea kilogramo por metros por segundo (kg m / s) o Newton por segundos (Ns).

Ejemplos de impulso

Echemos un vistazo a algunos ejemplos.

En este primer ejemplo, veremos el impulso de un objeto que choca con una pared y se detiene después de la colisión. Si el objeto de 2.0 kg viaja con una velocidad de 10 m / s antes de golpear la pared, entonces se puede calcular el impulso.

Δ p = p f – p i

Δ p = mv f – mv i

Δ p = (2,0 kg) (0 m / s) – (2,0 kg) (10 m / s) = -20 kg m / s

Ejemplo de impulso 1

En este segundo ejemplo, veremos el impulso de un objeto que choca con una pared y rebota después de la colisión. Si el objeto de 2.0 kg viaja con una velocidad de 10 m / s antes de golpear la pared y una velocidad de -10 m / s después de la colisión (negativo porque rebota en la dirección opuesta), entonces el impulso se puede calcular como sigue:

Δ p = p f – p i

Δ p = mv f – mv i

Δ p = (2,0 kg) (- 10 m / s) – (2,0 kg) (10 m / s) = -20 kg m / s – 20 kg m / s = -40 kg m / s

Ejemplo de impulso 2

En el siguiente ejemplo, calcularemos el impulso de una manera diferente. ¿Cuál es el impulso causado por una fuerza promedio de 10 Newtons si actúa sobre una pelota durante 2.0 segundos? El impulso aquí se puede calcular como:

Ejemplo de impulso 2 Ecuación

Aplicaciones de Impulse

Ahora que podemos calcular el impulso, podemos echar un vistazo a algunos ejemplos interesantes de impulso en la vida cotidiana. El ejemplo más notable es el sistema de bolsas de aire del automóvil. Las bolsas de aire están en los automóviles para reducir el daño al conductor o pasajero durante una colisión.

Si impulso es fuerza multiplicada por tiempo, entonces fuerza es impulso dividido por tiempo. Lo que hace el airbag es aumentar el tiempo necesario para detener el impulso del pasajero o conductor. Si se aumenta este tiempo, la fuerza del impacto disminuye. Si el tiempo de impacto es breve, la fuerza del impacto aumenta y puede causar daños graves a los ocupantes del automóvil.

Tener pisos acolchados en un gimnasio es otra aplicación del concepto de impulso. Para reducir la fuerza del impacto cuando alguien aterriza en el suelo, el acolchado aumenta el tiempo de contacto entre la persona y el suelo. Entonces, al igual que las bolsas de aire, cuando aumenta el tiempo de contacto, la fuerza de impacto disminuye.

Aquí tienes un ejemplo que puedes hacer en casa. Tú y tus amigos queréis experimentar con los impulsos y los huevos. Si dejas caer los huevos sobre una superficie dura, todos sabrán que el huevo se romperá. El tiempo de impacto entre el suelo y el huevo es corto, lo que significa que la fuerza (que es el impulso dividido por el tiempo) se vuelve lo suficientemente grande como para romper el huevo. Si tienes cuatro de tus amigos que sostienen una sábana a unos centímetros del piso y dejan caer el huevo nuevamente, el huevo no se rompe. ¿Por qué? La sábana aumentó el tiempo de colisión y, como resultado, se redujo la fuerza del impacto.

El impulso también está siempre presente en los deportes. En el tenis, siempre que se golpea una pelota de un lado a otro, hay un impulso entre la pelota y la raqueta de tenis. En el fútbol, ​​cuando se patea una pelota, el impulso puede ayudar a determinar la fuerza de la patada si conocemos el tiempo de contacto entre el pie y la pelota. En el tenis, el béisbol y el golf (entre otros deportes), cuanto más rápido se golpea la pelota, mayor es el impulso que le imparte. La pelota luego va más rápido o más lejos.

Resumen de la lección

El momento y el impulso son cantidades relacionadas. El momento es una medida de la fuerza de un objeto, así como de la dificultad de cambiar el movimiento de un objeto. El impulso es el cambio de momento de un objeto cuando una fuerza actúa sobre el objeto durante un intervalo de tiempo. Entonces, con el impulso, puede calcular el cambio en el impulso, o puede usar el impulso para calcular la fuerza de impacto promedio de una colisión.

La fórmula del impulso es:

Impulso = Fuerza * tiempo = fuerza * Delta t

Delta t = t ^ finalt ^ inicial

Debido a que el impulso es una medida de cuánto cambia el impulso como resultado de la fuerza que actúa sobre él durante un período de tiempo, una fórmula alternativa para el impulso es:

Impulso = Delta p = p ^ finalp ^ inicial

Un tiempo de colisión o impacto más largo se traduce en una fuerza menor. Mientras tanto, una colisión corta o un tiempo de impacto provoca una gran fuerza de impacto en una colisión.

Los airbags de los coches y los gimnasios acolchados son ejemplos del uso del concepto de impulso para reducir la fuerza del impacto. Tener una gran velocidad de la cabeza de la raqueta aumenta la fuerza sobre una pelota de tenis. Esto disminuye el tiempo de impacto entre la pelota y la raqueta, aumentando así la fuerza del impacto.

Impulse: Guía rápida

  • impulso : una medida de fuerza y ​​una medida de lo difícil que es detener un objeto

    • Momento (p) = Masa (m) * Velocidad (v)
  • impulso : la medida de cuánto cambia la fuerza el impulso de un objeto

    • Impulso = Fuerza * tiempo = fuerza * Delta t

      • Delta t = t ^ final – t ^ inicial
    • Impulso = Delta p = p ^ finalp ^ inicial

Impulse se utiliza para ayudar a las bolsas de aire en los automóviles con el fin de reducir el daño al conductor durante una colisión.
impulso

Los resultados del aprendizaje

Después de aprender sobre el impulso en esta lección, debería ser capaz de

  • Definir impulso.
  • Explica la relación entre impulso e impulso.
  • Recuerde las fórmulas para el momento y el impulso y calcule el impulso.
  • Analice algunas aplicaciones del impulso en el mundo real.