Autor Tema: Conservación de la cantidad de movimiento

0 Usuarios y 1 Visitante están viendo este tema.

09 Abril, 2024, 09:02 pm
Leído 123 veces

Nub

  • $$\Large \color{#5b61b3}\pi\,\pi\,\pi\,\pi\,\pi$$
  • Mensajes: 1,136
  • País: 00
  • Karma: +0/-0
Hola, tengo una duda sobre la conservación de la cantidad de movimiento, no me acuerdo bien la letra del ejercicio que me provoco la duda pero inventare uno similar:

Suponga que se dispara una bala de masa \( m \) con una velocidad \( v \) contra un bloque de madera de masa \( M \) Calcule la velocidad con la que saldrá la caja al impactar la bala (No hay rozamiento con el aire ni en el piso)

Bueno tenemos un sistema con 2 particulas:
La bala: con masa \( m \) y velocidad \( v \)
El bloque: con masa \( M \) y velocidad \( V \) (donde \( V \) es lo que me pide hallar el problema)
Como la suma de las fuerzas externas sobre el sistema es 0 entonces la cantidad de movimiento del sistema se conserva, ahora la cantidad de movimiento del sistema antes de que la bala impactara es \( P_i=P_{bala}+P_{bloque}=mv+M*0=mv \) El 0 pues la caja estaba en reposo por lo tanto \( V=0 \)
Ahora en el instante que la bala impacta:
Y aquí viene la duda, la solución que vi era algo así \( P_f=(m+M)V \) y la verdad que no lo entiendo (pero puedo tener una idea porque)
Yo con el mismo razonamiento haría que \( P_f=P_{bala}+P_{bloque}=m*0+M*V=MV \) El 0 pues la bala impacto y ahora V no es 0 pues cuando la bala choco movió la caja.
Acá yo estoy pensando en un sistema de 2 partículas en diferentes instantes pero el resultado \( P_f=(m+M)V \) me da la idea de como si fuera una sola partícula ahora, es decir la bala impacta y se queda dentro de la caja por lo tanto la caja aumentaría su masa es decir el objeto seria "caja de madera con una bala incrustada" pero se me hace raro

Gracias :)

09 Abril, 2024, 09:18 pm
Respuesta #1

delmar

  • Moderador Global
  • Mensajes: 3,569
  • País: pe
  • Karma: +0/-0
  • Sexo: Masculino
Hola

Se supone que la caja  ha de estar apoyada en alguna superficie y se ha de suponer también que no hay rozamiento entre la caja y la superficie de apoyo, en esas condiciones en efecto la bala se incrusta en la caja de tal manera que bala y caja llegan a tener una misma velocidad V. Por no haber fuerzas en la dirección horizontal (rozamiento con piso y aire nulo) la cantidad de movimiento se conserva y pues se cumple :

\( mv=(m+M)V \)

En realidad se habla de cantidad de movimiento del sisstema (bala y caja) y esta cantidad de movimiento se conserva y las masas de la bala y la caja se mantienen.

Saludos

09 Abril, 2024, 09:55 pm
Respuesta #2

Nub

  • $$\Large \color{#5b61b3}\pi\,\pi\,\pi\,\pi\,\pi$$
  • Mensajes: 1,136
  • País: 00
  • Karma: +0/-0
Hola

Se supone que la caja  ha de estar apoyada en alguna superficie y se ha de suponer también que no hay rozamiento entre la caja y la superficie de apoyo, en esas condiciones en efecto la bala se incrusta en la caja de tal manera que bala y caja llegan a tener una misma velocidad V. Por no haber fuerzas en la dirección horizontal (rozamiento con piso y aire nulo) la cantidad de movimiento se conserva y pues se cumple :

\( mv=(m+M)V \)

En realidad se habla de cantidad de movimiento del sisstema (bala y caja) y esta cantidad de movimiento se conserva y las masas de la bala y la caja se mantienen.

Saludos



Saludos
Es raro que en el libro y en paginas de Internet no estaba explicado esto de que llegan a una misma velocidad, es mas creo que en vídeos para secundaria usaban lo que yo dije de pensarlo como un objeto único... pero al final es un sistema de dos objetos y no estaría bien lo que si hay un resultado que dice que la velocidad del centro de masa por la suma de las masas es igual a cantidad de movimiento del sistema... pero donde vi la solución nunca se menciono el centro de masa

09 Abril, 2024, 10:05 pm
Respuesta #3

delmar

  • Moderador Global
  • Mensajes: 3,569
  • País: pe
  • Karma: +0/-0
  • Sexo: Masculino
Los hechos muestran que hay un lapso de tiempo (partiendo del inicio del contacto entre bala y caja) durante el cual,  hay un movimiento relativo de la bala respecto a la caja, la bala se adentra dentro de la caja, pero este movimiento relativo cesa, cuando la bala alcanza su mayor penetración y se queda inmóvil respecto a la caja, en ese momento caja y bala tienen la misma velocidad.

Saludos

09 Abril, 2024, 11:04 pm
Respuesta #4

Nub

  • $$\Large \color{#5b61b3}\pi\,\pi\,\pi\,\pi\,\pi$$
  • Mensajes: 1,136
  • País: 00
  • Karma: +0/-0
Los hechos muestran que hay un lapso de tiempo (partiendo del inicio del contacto entre bala y caja) durante el cual,  hay un movimiento relativo de la bala respecto a la caja, la bala se adentra dentro de la caja, pero este movimiento relativo cesa, cuando la bala alcanza su mayor penetración y se queda inmóvil respecto a la caja, en ese momento caja y bala tienen la misma velocidad.

Saludos
Entiendo, gracias :)

09 Abril, 2024, 11:54 pm
Respuesta #5

Nub

  • $$\Large \color{#5b61b3}\pi\,\pi\,\pi\,\pi\,\pi$$
  • Mensajes: 1,136
  • País: 00
  • Karma: +0/-0
Na creo que si había que considerarlo como un objeto nuevo como "caja con bala incrustada", pues vi el ejemplo del Péndulo balístico (que es parecido a esto) y aplicaba la conservación de energía y viendo el trabajo sobre las fuerzas que actuaban sobre la "caja con bala incrustada"

Lo que si es raro es que teniendo un sistema de 2 particulas terminas teniendo una sola

10 Abril, 2024, 12:15 am
Respuesta #6

Richard R Richard

  • Ingeniero Industrial
  • $$\Large \color{#5b61b3}\pi\,\pi\,\pi\,\pi\,\pi$$
  • Mensajes: 2,357
  • País: ar
  • Karma: +1/-0
  • Sexo: Masculino
  • Dentro de la ciencia todo,fuera de la ciencia nada
aplicaba la conservación de energía
Querrás decir que la energía cinética que pierde el sistema  es exactamente la correspondiente al trabajo de las fuerzas resistivas.




Lo que si es raro es que teniendo un sistema de 2 particulas terminas teniendo una sola


Si explota una granada que traía cierta cantidad de movimiento, te quedas con muchos fragmentos de muy alta velocidad, pero el momento lineal de todas las partículas se conserva, la explosión es una fuerza interna, la cantidad de partículas no afecta a la idea de fondo, no están raro como parece.
Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

10 Abril, 2024, 12:33 am
Respuesta #7

Nub

  • $$\Large \color{#5b61b3}\pi\,\pi\,\pi\,\pi\,\pi$$
  • Mensajes: 1,136
  • País: 00
  • Karma: +0/-0
Si explota una granada que traía cierta cantidad de movimiento, te quedas con muchos fragmentos de muy alta velocidad, pero el momento lineal de todas las partículas se conserva, la explosión es una fuerza interna, la cantidad de partículas no afecta a la idea de fondo, no están raro como parece.
Pero de un objeto sacas mas partes, yo me refiero de muchos objetos que se vuelvan uno. En fin, Richard tu que opinas lo del primer post? es que se considera un objeto "bloque de madera con bala incrustada" o como dice delmar que en un instante tiempo las velocidades son iguales y sacamos factor común. A mi lo que me hace ruido es que tiempo después considera un objeto solo para la parte de usar energía.

PD: Estoy hablando de esto https://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9ndulo_bal%C3%ADstico en la parte que se considera un objeto unico para la parte de energia

10 Abril, 2024, 01:59 am
Respuesta #8

Richard R Richard

  • Ingeniero Industrial
  • $$\Large \color{#5b61b3}\pi\,\pi\,\pi\,\pi\,\pi$$
  • Mensajes: 2,357
  • País: ar
  • Karma: +1/-0
  • Sexo: Masculino
  • Dentro de la ciencia todo,fuera de la ciencia nada
En estos problemas de colisiones lo que tienes que tener en cuenta cual es la situación inicial y la final,el choque es instantaneo,  si la bala queda incrustada en la madera su velocidad final será la que adquiera el bloque de madera, es decir terminan con velocidades iguales y por ello puedes hacer factor  común.




es decir la bala impacta y se queda dentro de la caja por lo tanto la caja aumentaría su masa es decir el objeto seria "caja de madera con una bala incrustada" pero se me hace raro


Es que no hay otra forma, si la bala permanece incrustada  $$P_f=mV+M_V$$ , la forma de hallar $$V$$ es hacer factor común $$P_f=(m+M)V=mv_i=P_i$$

Piensa un ejemplo tienes un Skate de masa $$m$$,  vienes tu  de Masa $$M$$ corriendo a velocidad $$v$$ y saltas cayendo sobre él,  que velocidad adquiere el skate?,es distinta a la de los pies? no...,  es un caso de colisión donde la bala pesa más que la caja,  pero solo es más de lo mismo, la velocidad de los dos objetos es la misma al final,  luego puedes considerarlos un solo objeto.


PD : extra
Solo tienes que tener en cuenta una cosa que quizá te salga en algún problema de péndulo balístico, y es la altura radial a la que impacta y como queda incrustada la bala dentro de la caja, pues esa altura afecta al momento de inercia del conjunto en esos péndulos balísticos, pero aquí, eso no influye,  solo nos importa la velocidad final de su centro de masas conjunto , no tanto su ubicación relativa que no la puedes saber, porque no te dan datos como para averiguarlo.
Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

10 Abril, 2024, 05:31 am
Respuesta #9

Nub

  • $$\Large \color{#5b61b3}\pi\,\pi\,\pi\,\pi\,\pi$$
  • Mensajes: 1,136
  • País: 00
  • Karma: +0/-0
En estos problemas de colisiones lo que tienes que tener en cuenta cual es la situación inicial y la final,el choque es instantaneo,  si la bala queda incrustada en la madera su velocidad final será la que adquiera el bloque de madera, es decir terminan con velocidades iguales y por ello puedes hacer factor  común.




es decir la bala impacta y se queda dentro de la caja por lo tanto la caja aumentaría su masa es decir el objeto seria "caja de madera con una bala incrustada" pero se me hace raro


Es que no hay otra forma, si la bala permanece incrustada  $$P_f=mV+M_V$$ , la forma de hallar $$V$$ es hacer factor común $$P_f=(m+M)V=mv_i=P_i$$

Piensa un ejemplo tienes un Skate de masa $$m$$,  vienes tu  de Masa $$M$$ corriendo a velocidad $$v$$ y saltas cayendo sobre él,  que velocidad adquiere el skate?,es distinta a la de los pies? no...,  es un caso de colisión donde la bala pesa más que la caja,  pero solo es más de lo mismo, la velocidad de los dos objetos es la misma al final,  luego puedes considerarlos un solo objeto.


PD : extra
Solo tienes que tener en cuenta una cosa que quizá te salga en algún problema de péndulo balístico, y es la altura radial a la que impacta y como queda incrustada la bala dentro de la caja, pues esa altura afecta al momento de inercia del conjunto en esos péndulos balísticos, pero aquí, eso no influye,  solo nos importa la velocidad final de su centro de masas conjunto , no tanto su ubicación relativa que no la puedes saber, porque no te dan datos como para averiguarlo.

Entiendo que al colisionar tienen la misma velocidad, no entiendo lo de considerarlo un único objeto pues si en un sistema de 2 partículas yo puedo calcular la cantidad de movimiento del sistema calculando la cantidad de movimiento de cada partícula y sumándolo, luego hago eso lo del factor común, pero sigue habiendo 2 partículas. pero si ahora me decís calcula la cantidad de movimiento de una caja con una pelota pegada adentro y me decís que la caja vacia vale \( m_1 \) y la pelota \( m_2 \) naturalmente una caja con una pelota dentro la considero como un objeto unico por lo tanto mi sistema es de una partícula y la cant de movimiento es \( P=(m_1+m_2)v \) pero si me digieras por letra que la caja con pelota tiene masa \( m_3 \) simplemente pongo \( P=m_3v \) y esto es totalmente diferente de que me digas que en un sistema hay una pelota moviéndose a una velocidad \( v_1 \) y en el mismo sistema hay una caja moviéndose a una velocidad \( v_1 \) ahi luego podre sacar factor común y queda como si la pelota y la caja estuvieran pegadas pero no es asi.

En fin eso es lo que no entiendo ¿Porque me complico tanto? porque luego analiza en el ejemplo del péndulo balístico el bloque de madera con una bala incrustada como un único objeto ¿Porque? pues para aplicar la conservación de la energía mira si las fuerzas sobre el objeto son conservativas o no, por ejemplo el peso es conservativo pero miro el peso del "bloque de madera con bala incrustada" no el peso de la bala y el peso del bloque de madera y también mira la tensión del "bloque de madrera con bala incrustada" y no la tension de la bala o similar