Cómo calcular la fuerza a partir del impulso y el ímpetu

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Por Steven Holzner

En física, se puede utilizar el teorema del impulso-momento para calcular la fuerza basada en el impulso y el momento. Por ejemplo, puede relacionar el impulso con el que golpea un objeto con su consiguiente cambio de impulso. Según el teorema:

¿Qué tal si usas la ecuación la próxima vez que golpees una bola de billar? Alinea el tiro del que depende el juego. Usted se imagina que el final de su taco estará en contacto con la bola durante 5 milisegundos (un milisegundo es una milésima de segundo).

Usted mide la bola en 200 gramos (o 0,200 kilogramos). Después de probar la almohadilla lateral con pinzas, espectroscopios y pinzas, te das cuenta de que necesitas dar a la bola una velocidad de 2,0 metros por segundo. ¿Qué fuerza promedio tienes que aplicar? Para encontrar la fuerza media, primero encuentra el impulso que tienes que suministrar. Puedes relacionar ese impulso con el cambio en el impulso de la pelota de esta manera:

Debido a que la bola de billar no cambia de dirección, usted puede usar esta ecuación para el componente del momento de la bola de billar en la dirección en la que la golpea. Debido a que estás usando un componente del vector, quitas el negrita de p.

Entonces, ¿cuál es el cambio en el ímpetu de la pelota? La velocidad necesaria, 2,0 metros por segundo, es la magnitud de la velocidad final de la bola de la piscina. Asumiendo que la bola de billar comienza en reposo, el cambio en el impulso de la bola será el siguiente:

donde v es el componente de la velocidad de la bola en la dirección en la que la golpeas. Conectar los números le da el cambio de impulso:

Necesitas un cambio de impulso de 0,40 kilogramos-metros por segundo, que es también el impulso que necesitas. Porque

esta ecuación se convierte en la siguiente para el componente de la fuerza en la dirección del movimiento:

Por lo tanto, la fuerza que se necesita aplicar resulta ser

En esta ecuación, el tiempo que la tiradora está en contacto con la bola es de 5 milisegundos.

Enchufa el tiempo para encontrar la fuerza:

Usted tiene que aplicar alrededor de 80 newtons (o alrededor de 18 libras) de fuerza, lo que suena como una cantidad enorme. Sin embargo, se aplica en tan poco tiempo,

que parece mucho menos.

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