Calculadora de cantidad de movimiento e impulso
Cantidad de movimiento p = m × v, impulso J = F × Δt, fuerza media por variación de cantidad de movimiento y velocidad final por impulso. Velocidades con signo y pasos.
¿Qué es la cantidad de movimiento?
La cantidad de movimiento es el producto de la masa de un objeto por su velocidad: p = m × v. Su unidad es kg·m/s. Tiene dirección y sentido: apunta en el mismo sentido que la velocidad. Expresa lo difícil que resulta detener un objeto pesado que se mueve deprisa.
¿Qué es el impulso?
El impulso es una fuerza multiplicada por el tiempo durante el que actúa: J = F × Δt. Su unidad es N·s, equivalente a kg·m/s. El impulso es igual a la variación de la cantidad de movimiento del objeto:
F × Δt = m × (v₂ − v₁)
Esta es otra forma de escribir la segunda ley de Newton.
Por qué importa el tiempo
La misma variación de la cantidad de movimiento requiere una fuerza grande si ocurre en poco tiempo y una pequeña si tarda más. Por eso funcionan los airbags, los cascos, los cinturones de seguridad y la flexión de rodillas al aterrizar: prolongan el tiempo de detención y reducen la fuerza.
Ejemplo
Un balón de 0,45 kg en reposo recibe una patada y sale a 20 m/s, con un contacto del pie de 0,01 segundos. La variación de la cantidad de movimiento es 0,45 × 20 = 9 kg·m/s y la fuerza media es 9 / 0,01 = 900 N.
Una pelota de 0,2 kg golpea una pared a 10 m/s y regresa a 8 m/s. Al invertirse el sentido, las velocidades tienen signos opuestos: Δp = 0,2 × (8 − (−10)) = 3,6 kg·m/s. La variación de la cantidad de movimiento es mayor que si la pelota simplemente se detuviera.
Límites
El cálculo es unidimensional y la fuerza es una media. En un impacto real la fuerza aumenta y después disminuye, con un máximo superior a la media. Para calcular las velocidades de dos objetos después de chocar, usa la calculadora de colisiones.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se calcula la cantidad de movimiento con la masa y la velocidad?
Para una masa de ejemplo de 1200 kg que se mueve a 90 km/h, el producto de la masa por la velocidad da una cantidad de movimiento de 30000 kg·m/s. Primero se convierte la velocidad a unidades coherentes. Este resultado unidimensional conserva el sentido mediante su signo, pero no determina la fuerza máxima de impacto ni el tiempo de detención.
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