Download Práctica 7

Materia: FÍSICA GENERAL I
Carrera: FÍSICA MEDICA
2003
PRACTICA 7: IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO
Para desarrollar esta práctica los alumnos deberán conocer:
- Impulso.
- Cantidad de movimiento
- Conservación de la cantidad de movimiento.
- Choques elásticos e inelásticos.
Problema 1
Una piedra de 3.5kg resbala sobre una superficie horizontal libre de rozamiento con una velocidad de
14m/s. Determinar su cantidad de movimiento y el impulso que se le debe dar para detenerla. Rta. P =
49 kg m/s y I = -49 N.s.
Problema 2
Una pelota de 0.20kg golpea el piso con una velocidad de 12.5m/s formando un ángulo de 300 con la
vertical. Rebota con el mismo ángulo y con una velocidad de 10m/s. ¿Cuáles son la magnitud y la
dirección del impulso que le imparte el piso a la pelota?. Rta. 3.91N.s formando un ángulo de 3.70 con
la vertical.
Problema 3
Al golpear una pelota de béisbol de 0.15kg, su velocidad cambia de +20m/s a –20m/s. a) ¿Cuál es la
magnitud del impulso impartido a la pelota?, b) Si la pelota esta en contacto con el bat 1.3s ¿Cuál es la
fuerza media ejercida por el bat sobre la pelota?. Rtas. a) I = 6 kg m/s y b) 4.62N
Problema 4
Una joven de 60kg y una muchacha de 40kg se encuentran patinando tomados de las manos. La
muchacha empuja al joven, quien se mueve alejándose a una velocidad de 2.m/s. ¿A qué velocidad
patina la muchacha? Rta. 3.0m/s.
Problema 5
Una masa de 4.5kg se mueve con una velocidad de 24m/s y choca de frente en inelásticamente con
una masa de 2.5kg que estaba en reposo. ¿Qué fracción de la energía mecánica inicial se pierde en la
colisión. Rta. 0.357. Si suponemos ahora que el choque es perfectamente elástico, ¿cuáles serán las
velocidades de los cuerpos después del choque?
Problema 6
Un automóvil choca con velocidad v0 contra a) un automóvil parado de la misma masa, b)
una pared maciza y c) un vehículo de la misma masa que va en sentido opuesto a la velocidad
v0. ¿Cuál es el choque más perjudicial para los pasajeros? Dar una explicación.
Problema 7
Un automóvil que va a 10 m/s (unos 36 km/h) choca contra un árbol. a) Un pasajero sin
cinturón golpea el parabrisas con la cabeza y se para en 0.02s. El área de contacto entre la
cabeza y el parabrisas es de 6x10-4 m2 y la masa de la cabeza es de 5kg. Hallar la fuerza media
y la fuerza media por unidad de masa que se ejerce sobre la cabeza. (Rta: 2500N y
4.16x107N/m2). b) Un pasajero de 70kg de masa que lleva el cinturón de seguridad se para en
0.5s. El área del cinturón de seguridad en contacto con el pasajero es de 0.1m 2. Encuentre la
fuerza media y la fuerza media por unidad de área. (Rta: 1400N y 1.4x104N/m2).
Problema 8
Un luchador de karate le da un golpe con puño en el mentón a un adversario. El impacto se
produce cuando el brazo está extendido en un 70%; el puño y la cabeza se mueven
conjuntamente tras el impacto. a) Utilizando los datos de la figura ¿cuál es la fuerza media del
Materia: FÍSICA GENERAL I
Carrera: FÍSICA MEDICA
2003
golpe? (Rta: -1780N) b) ¿Cuánta energía cinética se pierde? Supóngase que la masa del brazo
es de 7kg, la de la cabeza es de 6kg y la duración del impacto es 10-3s. (Rta: 49J).
Problema 9
El movimiento del cuerpo relacionado con los latidos del corazón, puede detectarse en un
instrumento llamado balistocardiógrafo, que consiste en una plataforma rígida sostenida
horizontalmente por chorros de aire. Este es un soporte virtualmente sin rozamiento, de modo
que cuando un individuo es atado firmemente a la plataforma, el individuo y la plataforma se
deslizan horizontalmente con cada latido del corazón. Este movimiento es detectado
electrónicamente y el resultado (en función del tiempo), recibe el nombre de
balistocardiograma (BCG). Los pacientes con anomalías cardíacas el balistocardiograma
presenta cambios característicos que se utilizan como instrumento de diagnóstico. Con cada
latido del corazón se expulsan alrededor de 0.07kg de sangre desde el ventrículo izquierdo a
la aorta, a una velocidad de 0.3m/s. a) Calcule la cantidad de movimiento de la sangre
expulsada. (Rta: 0.021m/s). Si consideramos a un cuerpo de 70kg completamente aislado de
fuerzas externas sobre un balistocardiógrafo, calcule la velocidad de retroceso.
(Rta: 3x10-4m/s)
Problema 10
Un automóvil de 1500kg se mueve hacia el oeste con una velocidad de 20m/s y un camión de 3000kg
se mueve hacia el este con una velocidad de 16m/s. Determinar:
a) La velocidad del centro de masa. Rta. 4m/s hacia el este.
b) La velocidad con la que el camión empujará al coche luego de la colisión. Rta. 4m/s hacia el
este.
Problema 11
Una bomba que al inicio está en reposo explota en dos partes, una con el triple de la masa de la otra. Si
la masa más ligera se mueve con una velocidad de (2 i + 6 j)m/s, ¿cuál es la velocidad de la segunda
fracción justo después de la explosión?. Rta. v = -0.667 i –2j.
Problema 12
Un carrito de 200g se mueve sobre una superficie horizontal sin fricción con una rapidez constante de
25 cm/s. Una pieza de arcilla de 50g se deja caer verticalmente sobre la carreta. Si la arcilla se queda
unida a la carreta, encuentre la rapidez final del sistema. Después de la colisión, la arcilla no tiene
momento en la dirección vertical. ¿Significa esto que se violó la ley de conservación del momento?.
Rta. 16.67cm/s
Problema 13
Un péndulo balístico se usa para medir la velocidad de salida de balas de 22g en un rifle. El
bloque de madera donde se aloja la bala tiene una masa de 4.25kg y se observa que se levanta
a una altura de 14.8cm sobre la posición de reposo. Determinar bajo estas condiciones la
velocidad de la bala antes de llegar al bloque. Rta. 330m/s.