Nombre
Fecha
CONCEPTUAL
~&;cc I
COüCEPTuAL
I
11 ~\S¡C~I
Capítulo 7 Energía
Cantidad de movimiento y energía
Un automóvil compacto y uno grande están inicialmente en reposo en un estacionamiento cerca del borde
de un precipicio. Para simplificar, supondremos que el automóvil grande tiene dos veces la masa que el pequeño.
A cada vehiculo se le aplican fuerzas constantes iguales, y aceleran en distancias iguales (no tener en cuenta
los efectos de la fricción). Cuando llegan al extremo del estacionamiento, de repente se quita la fuerza, y en
adelante van por el aire y llegan al suelo. (Antes que nada, los automóviles son chatarra y iéste es un
experimento científico!)
Bronco Brown quiere probar Ft = Amv con el
salto de bungee. Se deja caer desde un acantilado
alto y tiene caida libre durante 3 segundos. Entonces la cuerda del bungee comienza a estirarse y
reduce su rapidez a cero en 2 segundos. Por fortuna, la cuerda se estira hasta lo máximo a muy
corta distancia del suelo.
Llena los espacios con las respuestas. La masa
de Bronco es 100 kg. La aceleración de la caida
libre es 10 mls2.
cantidad de
movimiento
c. Expresa los valores en unidades SI (distancia en
m. velocidad en mls, cantidad de movimiento
en kg-mls, impulso en N-S y desaceleración en
0 s
cantidad de
movimiento = 2000 k~ m / ~
t = 2S . .
.
v =2
.
m/s2).
d. La distancia en caída libre de Bronco durante
3 S justo antes de que la cuerda del bungee
comience a estirarse
1
u = 3u r"/S
t = 3S
e. Amu durante el intervalo de 3 S de caída libre
= auuu nq
- --/S
1. ¿Cuál vehiculo tiene más aceleración? (Piensa que a = Flm.)
€1 compacto [la misma fuerza actúa sobre menos masa).
I
11
1
1
=
u=
h
u
1500N
i. ¿Y el trabajo y la energía? ¿Cuánta EC
tiene Bronco 3 S después de haber saltado?
3. ¿Cuál vehiculo recibe mayor impulso impartido por la fuerza aplicada? (Recuerda que iGpulso = Ft.)
I
I
Defiende tu respuesta.
El qande. La misma fuerza se aplica durante un tiempo más larqo.
4. ¿Cuál vehículo tiene mayor cantidad de movimiento en el borde del precipicio? (Piensa en que Ft = Amv.)
DE MOVIMIENTO
Defiende tu respuesta en términos de la distancia recorrida.
Iqual. Fuerza x distancia es iqual para los dos.
1
I1
1
1
=A
j. ¿Cuánto disminuye la EP gravitacional durante
esos 3 S?
El grande (más lento porque tiene menor aceleración).
5. ¿Sobre cuál automóvil efectúa más trabajo la fuerza aplicada? (Piensa en que W = Fd.)
g. El impulso durante el intervalo de 2 S
de desaceleración = 3000 N. S
=
!/ !l
El qrande. Más impulso produce más cambio de cantidad de movimiento.
3000 ka m/s
h. Lafuerza promedio que ejerce la cuerda durante el intervalo de 2 S de la desaceleración
fi?\
2. ¿Cuál automóvil pasa más tiempo en la superficie del estacionamiento?
(¿El más rápido o el más lento?)
Defiende tu respuesta.
movimiento
cantidad
de = 3000 kg m/s f. Amu durante el intervalo de 2 S de desaceleración
movimiento
I
Energúc y cantldad de movimiento
PÁGINA DE PRÁCTICA
movimiento
t=l S
PÁGINA DE PRÁCTICA
6 . ¿Cuál vehículo tiene mayor energía cinética en el borde del precipicio? (Piensa en que W = M C . )
Tu respuesta Les consechencia dé tu explicación del punto 5? S;.*
¿Contradice tu respuesta al punto 3? NO¿Por que?
Los dos iqual. porque el traba-jo es el mismo. No hay contradicción.
ES RSICA
DE ALTO NIVEL
porque un impulso mayor no equivale a un trabajo mayor.
7. ¿Cuál vehiculo pasa más tiempo en el aire, desde el borde del acantilado hasta llegar al suelo?
./ '
¡Los dos igual! (Ve en el capítulo 10 que los movimientos vertical y horizontal son independientes.)
8. ¿Cuál vehículo llega al suelo más lejos, horizontalmente. del borde del acantilado?
45000 J
El compacto, que se mueve con más rapidez.
1
1
1
I
I
Desafío: Imagina que el vehículo más lento cae a una distancia horizontal de 10 m del borde. Entonces ja
qué distancia horizontal cae el vehículo más rápido?
mm)El
k. ¿Cuáles son las dos clases de EP que están cambiando durante el intervalo de desaceleración?
Gravitacional y elástica.
\
compacto se mueve 1 2 veces más rápido. por la EC igual en el borde
del precipicio.+ (2m)u2
=+ MV2, entonces V = 1 2 ~así,
; iJ2 más rapidez equivale a 1 2
más lejos en el mismo tiempo!
I