Vamos a resolver algunos problemas y cuestiones relacionados con los choques o explosiones:
1) Para medir la velocidad de un proyectil se suele emplear un método basado en hacer chocar el proyectil con un objeto pesado para poder disminuir su velocidad. Un balín de pistola de aire comprimido tiene una masa de 0,20g. Se dispara sobre un bloque de plastilina de 95 g. El balín queda incrustado en la plastilina y logra moverla con una velocidad de 10 km/h.
a) ¿Cómo podremos determinar la velocidad del bloque de plastilina en el laboratorio?
b) Aplicando la 1º ley de newton ¿Cual era la velocidad del balín antes de chocar?
2) Una bola de billar de 250 g se mueve en línea recta con una velocidad de 3 m/s. Choca con una fila de bolas iguales que están pegadas unas a otras. Después del choque se mueve únicamente la última bola de la fila ¿Qué velocidad llevará?
3) Un coche de 1200 kg se mueve a 140 km/h y choca frontalmente (recuerda hierros, sangre, dolor y muerte) con un todo terreno que pesa 1500 kg y que se mueve a 100 km/h. Después del choque los restos quedan enganchados ¿Con que velocidad se mueven?
Comenta el resultado. ¿Que habrá ocurrido con toda la energía que tenían los coches antes del accidente?
Resuelve el problema suponiendo que el choque es por alcance, es decir el coche embiste al todo terreno por detras.
4) (!ojo! dos dimensiones) En una superficie de hielo lanzamos una bola de plastilina de 2 kg con una velocidad de 12 m/s. Choca con otra que se mueve perpendicularmente a una velocidad de 8 m/s y que tiene una masa de 800g. Calcular después de quedar pegadas cual será su velocidad y hacia donde se mueven.
5) Un marinero de 100 kg está en una barca (400 kg) situada a 40 cm del muelle. Salta para desembarcar:
a. ¿Puede ocurrir que no llegue a tierra y se caiga?
b. Si lograr saltar con una velocidad de 2m/s ¿Qué ocurrirá con la barca?
c. Si la barca pesase 4000 kg ¿Qué diferencias encontraríamos?
6) Una bola de billar de 0,25 kg de masa se mueve hacia la izquierda con una velocidad de 0,237 m/s y otra hacia la derecha a 0,140 m/s pero pesa solo 0,35 kg. Después de chocar se siguen moviendo en la misma dirección pero la primera se mueve hacia la derecha a 0,255 m/s. ¿Cómo se moverá la segunda bola.
7) Una bala de revolver tiene una masa de 15 g y la velocidad se puede estimar en 200 m/s. He visto en una película que al impactar la bala contra un hombre con chaleco protector provocaba que salía despedido hacia atrás espectacularmente. Realizando los cálculos pertinentes indica si es una visión real del hecho.
8) (dos dimensiones) Un cohete de feria de 600 g explota en el aire en tres fragmentos. Uno de 150 g se dirige hacia el Norte a 50 m/s, otro de 150 g se dirige hacia el Sur a 80 m/s. Hacia donde se dirigirá el tercer fragmento y con qué velocidad.
9) Dos chicos de 50 kg van subidos en un patinete a 10 km/h. El chico de atrás salta de manera que su velocidad es 0. Explicar numéricamente que va a ocurrir con el que permanece en el patinete.
Actividad 1:
Escribe 3 ejemplos variados en lo que se pueda aplicar el principio de conservación de cantidad de movimiento para calcular velocidades.
Actividad 2: Un ejemplo resuelto:
a) Explica por qué retrocede un cañón cuando dispara un proyectil.
b) Si la masa del proyectil es de 1 kg y su velocidad de salida 400 m/s, ¿cuál es la velocidad de retroceso del cañón si suponemos que su masa es 500 kg?.
En el momento de la explosión aparecen dos fuerzas iguales y de sentido contrario: la fuerza proyectil:cañón y la fuerza cañón-proyectil. La suma de estas dos fuerzas es 0, por lo que la cantidad de movimiento se conserva. Antes de explotar p=0, y después de explotar seguirá siendo 0.
La fuerza cañón-proyectil, mueve el proyectil hacia delante, y la fuerza proyectil-cañón mueve este hacia atrás.
Exactamente la cantidad de movimiento m.v del proyectil se tiene que ver compensada por la cantidad de movimiento M.v´ del cañón. Como el cañón pesa mucho mas que el proyectil se moverá con menor velocidad. Puedes leer en Internet noticias referidas al "Gran Berta", el mayor cañón jamás construido y los problemas que planteaba el retroceso.
Si F=0 la cantidad de movimiento total se conserva. Antes es 0 y después de la explosión seguirá siendo 0.
Mcañón. Vcañón + Mproyectil. Vproyectil =0
500.v + 1.400=0 v= -0,8m/s. Retrocede despacio.
Actividad 4:
Dos personas están sobre una pista de hielo con unos patines de forma que pueden deslizarse prácticamente sin rozamiento. La masa de una de ellas, que llamaremos A es el doble que la masa de la persona B.
a) Explica qué ocurrirá si estando ambas en reposo la persona A empuja a la B. ¿Cuál de ellas se moverá con una velocidad mayor? ¿Por qué?
b) Supongamos que es la persona B la que empuja a la A. ¿Cuál de ellas se moverá con una velocidad mayor? ¿Por qué?
Actividad 5:
Si lanzamos una piedra cuando estamos calzados con unos zapatos de goma y sobre una superficie de cemento vemos que no nos movemos de nuestro sitio. ¿Cómo es eso posible si deberíamos retroceder? ¿Qué ocurriría si lanzáramos la misma piedra pero estando de pie sobre una superficie de hielo y calzados con unos esquíes, de forma que no hubiese rozamiento alguno con el suelo?
Díficil: 6
Si tenemos dos dimensiones habrá que descomponer de la forma ya conocida en parte vertícal y parte horizontal. Tendremos dos problemas en vez de uno. "Un cohete de feria explota en el punto más alto y se rompe en tres trozos iguales debido a una explosión interior. Uno de los fragmentos sale hacia la derecha a 10 m/s y el otro hacia arriba a igual velocidad. ¿Hacia dónde y con qué velocidad sale el tercero?" Puedes suponer que la masa de cohete es "m" o dar un número cualquiera.