Impulso y momento lineal

¿Qué es el momento lineal?

El momento lineal, también conocido como ímpetu, momentum o cantidad de movimiento, es la magnitud del movimiento que realiza un cuerpo y que puede ser descrito por un vector. Dentro de la mecánica clásica, esta magnitud está determinada como el producto de la masa y de la velocidad del cuerpo en un determinado momento (P = mv). Dado que el momento lineal está regido por la ley de conservación, se entiende que la cantidad de movimiento en un sistema cerrado siempre será constante a lo largo del tiempo si no hay alteraciones.

Por ejemplo, si un cuerpo de 2kg viaja a una velocidad de 5 m/s y choca contra otro cuerpo de 1kg que está en reposo, la suma de momentos lineales de ambos cuerpos será la misma que la que tenía el primer cuerpo antes del choque (P = 10). Así, si después del choque el primer cuerpo queda en reposo, el segundo se moverá al doble de velocidad (10 m/s) debido a que su masa era la mitad del otro (P =10).

Este concepto fue desarrollado por Galileo Galilei en sus Discursos y demostraciones matemáticas en torno a dos nuevas ciencias y por Isaac Newton en Principia Mathematica. Mientras en la mecánica newtoniana el momento lineal se calcula como la masa (kg) por velocidad (m/s), en la mecánica hamiltoniana, la relativista y la mecánica cuántica, las fórmulas son mucho más complejas, incluso en los sistemas inerciales. Prueba de ello es que, actualmente, se considera que los fotones y los campos también cuentan con un momento lineal a pesar de no tener masa.

¿Qué es el impulso?

Dentro de la mecánica clásica, se conoce como impulso a la fuerza aplicada sobre un cuerpo, la cual puede ser descrita con un vector de una dirección. Producida la fuerza, el momento lineal del cuerpo será igual a su masa más la fuerza aplicada, si está en reposo; y será igual a su momento lineal más la fuerza aplicada si está en movimiento.

¿Qué son los choques?

Dentro de la mecánica, se conoce como choque a la interacción entre dos cuerpos o más que entran en contacto, alterando sus propiedades. De esta manera, dos cuerpos en movimiento variarán sus velocidades al chocarse, transfiriéndose la energía cinética; pero mantendrán siempre el momento lineal del sistema.

Los choques pueden clasificarse en:

Choques elásticos: choque entre dos cuerpos de igual masa, uno en movimiento y otro en reposo, que no sufren deformaciones. De esta forma, la energía cinética se conserva completamente. Por ejemplo, si un cuerpo de masa m viaja a una velocidad v y choca contra otro cuerpo de igual masa m que está en reposo, el primero quedaría en reposo y el segundo se movería a la misma velocidad a la que venía el primero.

De esta forma, si un cuerpo con una masa de 2kg viaja a una velocidad 10 m/s y choca contra otro cuerpo de igual masa que está en reposo, el primero quedaría en reposo y el segundo se movería a la misma velocidad (10 m/s) a la que venía el primero., conservando así el momento lineal.

Choques inelásticos:  también conocido como choque plástico, es el choque entre dos cuerpos que se deforman luego de perder contacto. Si el choque es perfectamente inelástico, los dos cuerpos se mantendrán juntos y conservarán el momento lineal, aunque la energía cinética no se conservará por la deformación de los cuerpos. Por ejemplo, si un cuerpo de masa m

viaja a una velocidad v y choca contra otro cuerpo de igual masa m que está reposo, los dos cuerpos permanecerán juntos y se moverán a una velocidad de v/2 debido a que la masa en movimiento se ha duplicado.

De esta forma, si un cuerpo con una masa de 2 kg viaja a una velocidad de 10 m/s y choca contra otro cuerpo que tiene una masa de 2kg y que está en reposo, los dos cuerpos permanecerán juntos y se moverán a una velocidad de 5 m/s. Así, se conservaría el momento lineal antes del choque inelástico (P = 2kg.10m/s) y después de este (P = 4kg.5m/s)