UNIDAD 8: Conservación de la cantidad de movimiento

Principios:

Normas fundamentales o leyes que son la base para comprender muchos fenómenos físicos que ocurren alrededor, día con día.

Principio de conservación de la cantidad de movimiento

El principio de conservación de la cantidad de movimiento, conocido también como conservación de un momento lineal, es una consecuencia del principio  de Acción-Reacción, lo que se le conoce como la "Tercera Ley de Newton".

Este principio establece que su la resultante de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo o sistema es nula, su movimiento lineal permanece constante en el tiempo. Lo cual se puede demostrar de la siguiente manera:

Un ejemplo muy preciso de este evento es la "Cuna de Newton" o "Péndulo de Newton", ilustra como la conservación del movimiento lineal en ausencia de fuerzas exteriores. En este caso se lanza una de bola, de uno de los extremos, contra las demás; la fuerza es transmitida por las otras bolas hasta llegar a la ultima, que esta en el extremo opuesto. Es un proceso repetitivo, de forma ideal y de manera indefinida. En la realidad, o en lo cotidiano, las fuerzas disipativas hacen que las bolas, que están en el centro, se paren, a pesar de recibir un impulso.

Veamos una demostración:

Si 2 cuerpos A  y B aislados, que tienen una interacción que solo existe entre ellos, según el Principio de Acción-Reacción:

Sabiendo que:

Entonces: 

Estas expresión indica que la variación de la suma de los momentos lineales es nula, por tanto, el momento lineal total de ambos cuerpos permanece constante.

Notación diferencial:

Es importe recordar que cuando una magnitud permanece constante en el tiempo tiene una deriva igual a cero respecto al mismo. Por lo anterior, en el caso antes mencionado, se puede indicar:

Choques y explosiones:

Un sistema aislado, en física, es todo aquel que no interacciona con el exterior, y por lo mismo no se ve sometido a fuerzas externas. Las partículas que intervienen en choques, explosiones, colisiones motores de reacción, entre otros, se pueden considerar sistemas aislados en los que las fuerzas exteriores se pueden despreciar frente a la intensidad de las interiores. El Principio de la conservación del momento lineal tiene una importante aplicación el estudio de estos fenómenos, cuando no conocemos las causas que los originan.

Conservación, momento en choque:

Al lanzar la bola verde contra la roja (imagen del lado izquierdo), esta ultima adquiere un momento lineal, la única posibilidad es que la bola verde salga disparada en la dirección que marca la imagen (lado derecho), y con el momento lineal de la bola verde. Lo anterior ocurre debido a que el momento lineal final del sistema será la suma vectorial (conocida como regla del paralelogramo) de los momentos lineales de cada una de las bolas, lo cual coincide con el momento lineal inicial, ocurrido antes del choque (el que tenía la bola verde).

Haciendo un recordatorio, se puede considerar el principio de conservación del momento lineal como una consecuencia directa de la tercera ley de Newton. Por lo tanto, si se aplica a un cuerpo cuya masa no varía, este caso sería equivalente a la primera ley de Newton.

Puedes tomar una idea en el siguiente enlace: https://youtu.be/xcLt_UloMW8

Puedes guiarte del siguiente video para que tengas mas seguridad en resolver situaciones de conservación del momento lineal