Fuerza y cambio de impulso
La fuerza aplicada a lo largo del tiempo crea un impulso, un cambio en el momento. El impulso se define en la mecánica clásica como una fuerza multiplicada por la cantidad de tiempo sobre la que actúa. En términos de cálculo, el impulso se puede calcular como la integral de la fuerza con respecto al tiempo. El símbolo del impulso es J o Imp.
La fuerza es una cantidad vectorial (la dirección importa) y el impulso también es un vector en la misma dirección. Cuando se aplica un impulso a un objeto, tiene un cambio vectorial en su momento lineal. El impulso es el producto de la fuerza neta media que actúa sobre un objeto y su duración. J = F̅ Δ t
Alternativamente, el impulso se puede calcular como la diferencia de momento entre dos instancias dadas. Impulso = cambio en la cantidad de movimiento = fuerza x tiempo.
Unidades de impulso
La unidad SI de impulso es la misma que para la cantidad de movimiento, el segundo Newton N * so kg * m / s. Los dos términos son iguales. Las unidades de ingeniería inglesas para impulso son libra-segundo (lbf * s) y slug-pie por segundo (slug * ft / s).
El teorema impulso-momento
Este teorema es lógicamente equivalente a la segunda ley del movimiento de Newton: la fuerza es igual a la masa por la aceleración, también conocida como ley de la fuerza. El cambio en la cantidad de movimiento de un objeto es igual al impulso que se le aplica. J = Δ p.
Este teorema se puede aplicar a una masa constante o a una masa cambiante. Es especialmente relevante para los cohetes, donde la masa del cohete cambia a medida que se gasta combustible para producir el empuje.
Impulso de fuerza
El producto de la fuerza promedio y el tiempo en que se ejerce es el impulso de fuerza. Es igual al cambio de impulso de un objeto que no cambia de masa.
Este es un concepto útil cuando está estudiando las fuerzas de impacto. Si aumenta el tiempo durante el cual ocurre el cambio de fuerza, la fuerza de impacto también disminuye. Se utiliza en el diseño mecánico por motivos de seguridad y también es útil en aplicaciones deportivas. Desea reducir la fuerza de impacto de un automóvil que golpea la barandilla, por ejemplo, diseñando la barandilla para que colapse y diseñando partes del automóvil para que se arrugue con el impacto. Esto alarga el tiempo del impacto y por tanto la fuerza.
Si desea que una pelota sea propulsada más lejos, debe acortar el tiempo de impacto con una raqueta o un bate, aumentando la fuerza del impacto. Mientras tanto, un boxeador sabe inclinarse para evitar un golpe, por lo que tarda más en aterrizar, lo que reduce el impacto.
Impulso específico
El impulso específico es una medida de la eficiencia de los cohetes y los motores a reacción. Es el impulso total que produce una unidad de propulsor a medida que se consume. Si un cohete tiene un impulso específico más alto, necesita menos propulsor para ganar altitud, distancia y velocidad. Es el equivalente del empuje dividido por el caudal de propulsor. Si se usa el peso del propulsor (en Newton o en libras), el impulso específico se mide en segundos. Así es como los fabricantes informan a menudo el rendimiento de los motores de cohetes.
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