Cantidad de movimiento, impulso y colisiones

Lección 17: CONSERVACION DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO LINEAL FISICA | Conservación del momento lineal colisiones

Sistema y clasificación de fuerzas

Sistema: es el conjunto de cuerpos físicos que se estan estudiando.

Fuerzas internas: son las fuerzas que ejercen entre si las particulas que forman el sistema.

Fuerza externas: son las fuerzas ejercidas sobre el sistema (los cuerpos que la constituyen) por fuerzas externas al sistema.

Sistema aislado: son sistemas en los que no hay fuerzas externas actuando.

Conservación de la cantidad de movimiento lineal

El principio de conservación de la cantidad de movimiento lineal (también conocido como momento lineal o ímpetu) es una de las leyes fundamentales de la física.

Establece que si la fuerza externa neta que actúa sobre un sistema de cuerpos es cero, la cantidad de movimiento lineal total del sistema permanece constante en el tiempo (es decir, se conserva).

Demostración del principio de conservación de la cantidad de movimiento lineal

Consideremos un sistema formado por dos cuerpos que interactúan entre si y consideremos a estos dos cuerpos como partículas.
Cada partícula ejerce una fuerza sobre la otra y según la tercera ley de Newton estas fuerzas son iguales pero opuestas:

A la fuerza la podemos expresar como:

Definimos el momento lineal total del sistema P como la suma vectorial de los momentos lineales de las partículas individuales

(Cantidad de movimiento lineal total del sistema)

reemplazando

(principio de conservación de la cantidad de movimiento lineal)

Si hay fuerzas externas actuando en el sistema se las deba agregar del lado izquierdo de la ecuación.

Esta ecuación nos dice que:
-la razón de cambio del momento lineal total P del sistema es cero.
-si la suma vectorial de las fuerzas externas que actuán sobre un sistema es cero, el momento lineal del sistema es constante

Conservación de la cantidad de movimiento lineal en término de los componentes:

Podemos generalizar este principio para cualquier número de partículas A, B, C,… que solo interactúan entre ellas:

Sistema de partículas

(cantidad de movimiento lineal total de un sistema de partículas)

Las fuerzas internas pueden cambiar los momentos lineales de las partículas individuales del sistema pero no pueden cambiar el momento lineal total.

Conservación del momento lineal en términos de los componentes

Podemos expresar esta ecuación en término de sus componentes:

(si las fuerzas externas sobre el sistema son cero entonces Px, Py, Pz son constantes)

Conservación del momento lineal vs conservación de la energía mecánica

Principio de conservación de la cantidad de movimiento lineal:

-es válido para fuerzas conservativas
-es válido para fuerzas no conservativas

Principio de conservación de la energía mecánica:

-es válido para fuerzas conservativas
-NO es válido para fuerzas no conservativas

Estos dos principios tienen una importacia vital en todas las áreas de la Física.

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