Carritos Chocones. Pregunta Inicial. Pregunta 1. Chocones

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Bumper Cars 1

Carritos Chocones

Carritos Chocones

Bumper Cars 2

Ideas

Ideas para

para

hoy

hoy

• Momentum • Impulso

• Conservación del momentum • Momentum Angular

• Conservación del momentum angular • Impulso Angular

• Fuerza y Energía Potencial

Bumper Cars 3

Pregunta Inicial

Pregunta Inicial



 Usted estUsted estáámontado en el borde de un carrusel montado en el borde de un carrusel de parque que est

de parque que estáágirando. Si se desplaza girando. Si se desplaza hacia el centro del carrusel:

hacia el centro del carrusel: ¿¿Que le pasarQue le pasarááa la a la velocidad de rotaci

velocidad de rotacióón del carrusel?n del carrusel?

A.

A. AumentarAumentaráá.. B.

B. DisminuirDisminuiráá.. C.

C. ContinuarContinuarááigual.igual.

Bumper Cars 4

Observaciones sobre Carritos

Observaciones sobre Carritos

Chocones

Chocones



Los carros que se estáLos carros que se están moviendo tienden a seguir n moviendo tienden a seguir moviendose.

moviendose. 

Cambiar el movimiento de un carro toma un tiempoCambiar el movimiento de un carro toma un tiempo 

Los impactos alteran las velocidades y velocidades Los impactos alteran las velocidades y velocidades angulares.

angulares. 

Frecuentemente, parece que los carros intercambiaran Frecuentemente, parece que los carros intercambiaran sus movimientos.

sus movimientos. 

Los carros mas cargados son los máLos carros mas cargados son los más difs difííciles de ciles de reorientar.

reorientar. 

Los carros máLos carros más livianos salen disparados en las s livianos salen disparados en las colisiones.

colisiones.

Bumper Cars 5

3 Preguntas sobre los Carros

3 Preguntas sobre los Carros

Chocones

Chocones



¿¿Un carro en movimiento porta una Un carro en movimiento porta una ““fuerzafuerza””??



¿¿Un carro que gira porta un Un carro que gira porta un ““torquetorque””??



En un piso desnivelado. En un piso desnivelado. ¿¿En que direcciEn que direccióón se n se acelera un carrito choc

acelera un carrito chocóón?n?

Bumper Cars 6

Pregunta 1

Pregunta 1



¿¿Un carro en movimiento porta una Un carro en movimiento porta una ““fuerzafuerza””? ?



Arrancar y detener un carrito chocArrancar y detener un carrito chocóón parece n parece requerir una

requerir una ““inversiinversióónn””y un y un ““desembolsodesembolso””de de alguna cantidad de movimiento con

alguna cantidad de movimiento con una una

direcci

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Bumper Cars 7

Momentum

Momentum



Un carrito chocóUn carrito chocón que se desplaza porta momentumn que se desplaza porta momentum 

Momentum es:Momentum es:



Una cantidad que se conserva (no se crea ni se destruye)Una cantidad que se conserva (no se crea ni se destruye)



Una cantidad con direcciUna cantidad con direccióón. ( cantidad vectorial)n. ( cantidad vectorial)



Una medida de la dificultad de alcanzar la velocidad actual.Una medida de la dificultad de alcanzar la velocidad actual. momentum = masa

momentum = masa ——velocidadvelocidad

Bumper Cars 8

El carro de bomberos es 13 veces más masivo que el automóvil y tendrá 13 veces mas

momentum a la misma velocidad.

¡También requiere 13 veces más impulso para detenerlo!

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Intercambio de Momentum

Intercambio de Momentum



Se intercambia momentum mediante impulsos.Se intercambia momentum mediante impulsos. 

Un impulso es:Un impulso es:



La La úúnica forma de transferir momentumnica forma de transferir momentum



Una cantidad con magnitud y direcciUna cantidad con magnitud y direccióón. (vector) n. (vector) impulso = fuerza

impulso = fuerza ——tiempotiempo



Cuando el carroCuando el carro11da un impulso al carroda un impulso al carro22, el carro, el carro2 2 le le da un impulso igual y de sentido contrario al carro da un impulso igual y de sentido contrario al carro11..

Bumper Cars 10

Colisiones Frontales

Colisiones Frontales



Se intercambia momentum mediante impulsos.Se intercambia momentum mediante impulsos.



El momentum total no cambia.El momentum total no cambia.



El carro con menor masa sufre el mayor cambio El carro con menor masa sufre el mayor cambio de velocidad.

de velocidad.



Los mas pequeLos mas pequeñños disfrutan mos disfrutan máás.s.

Bumper Cars 11 F t = mvf– mvi= Impulso Or mvf– mvi F = t

• Colisión rápida = ¡GRAN FUERZA! • Colisión lenta = Fuerza Pequeña

Bumper Cars 12

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Bumper Cars 13

La conservación de momentum

lineal afirma qué:

En ausencia de fuerzas externas el

vector momentum lineal total, antes

de una colisión es el mismo después

de la colisión.

Bumper Cars 14

Pregunta Pregunta:: ¿

¿Se Se conservaconservael momentum en el momentum en estaestacolisicolisióónn?? Antes de la colisión Después de la colisión 3000kg 3000kg 2000kg 2000kg (A) Sí (B) No Bumper Cars 15 Colisi

Colisióónnelelásticaástica: no hay pérdida de Energía cinética. Colisi

Colisióónninelineláásticastica:: Se pierde Energía Cinética.

¡El Momentum siempre se conserva! (Si no hay fuerzas externas)

Esta es una colisión inelástica

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¡

¡

La

La

F

F

í

í

sica

sica

te

te

convertir

convertir

á

á

en un

en un

billarista

billarista

perro

perro

!

!

Bumper Cars 17 Antes Después Bumper Cars 18

Pregunta 2

Pregunta 2



¿¿Un carro que gira porta un Un carro que gira porta un ““torquetorque””? ?



Hacer girar y detener la rotaciHacer girar y detener la rotacióón de un carrito n de un carrito choc

chocóón parece requerir una n parece requerir una ““inversiinversióónn””y un y un “

“desembolsodesembolso””de alguna cantidad de de alguna cantidad de movimiento rotacional con

movimiento rotacional con una direcciuna direccióónn definida.

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Bumper Cars 19

Momentum Angular

Momentum Angular



Un carro que gira porta momentum angular.Un carro que gira porta momentum angular. 

El momentum angular es:El momentum angular es:



Una cantidad que se conserva (no se crea ni se destruye)Una cantidad que se conserva (no se crea ni se destruye)



Una cantidad con direcciUna cantidad con direccióón. ( cantidad vectorial)n. ( cantidad vectorial)



 Una medida de la dificultad de alcanzar la velocidad angular Una medida de la dificultad de alcanzar la velocidad angular actual.

actual.

momentum angular = masa rotacional

momentum angular = masa rotacional ——velocidad angularvelocidad angular

Bumper Cars 20

Tercera ley de Newton del

Tercera ley de Newton del

Movimiento Rotacional

Movimiento Rotacional



Para cada torque que un cuerpo ejerce en un Para cada torque que un cuerpo ejerce en un segundo cuerpo, existe un torque igual y opuesto segundo cuerpo, existe un torque igual y opuesto ejercido por el segundo objeto sobre el primero. ejercido por el segundo objeto sobre el primero.

Bumper Cars 21

Courtesy of Prof. Gollin, UIUC physics

Momentum Angular Total = 0 !todo el tiempo!

Bumper Cars 22

Observe la conservaci

Observe la conservació

ón del

n del

Momentum

Momentum

Angular

Angular

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Intercambio de Momentum Angular

Intercambio de Momentum Angular



Se intercambia momentum angular, mediante impulsos Se intercambia momentum angular, mediante impulsos angulares

angulares 

Un impulso angular es:Un impulso angular es:



La La úúnica forma de transferir momentum angular.nica forma de transferir momentum angular.



Una cantidad con magnitud y direcciUna cantidad con magnitud y direccióón. (vector).n. (vector). impulso angular = torque impulso angular = torque ——tiempotiempo



Cuando el carroCuando el carro11da un impulso áda un impulso áng.. al carrong.. al carro22, el , el carro le da un impulso ááng. igual y de sentido ng. igual y de sentido

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Bumper Cars 25

Observando las Colisiones

Observando las Colisiones



Se intercambia momentum angular mediante impulsos Se intercambia momentum angular mediante impulsos angulares.

angulares. 

El momentum angular total alrededor de un punto El momentum angular total alrededor de un punto escogido en el espacio permanece constante escogido en el espacio permanece constante 

El carro con la menor masa rotacional alrededor de ese El carro con la menor masa rotacional alrededor de ese punto escogido es el que m

punto escogido es el que máás cambia su velocidad s cambia su velocidad angular.

angular. 

Los pasajeros máLos pasajeros más peques pequeñños tienden a ser puestos a os tienden a ser puestos a girar intensa y frecuentemente.

girar intensa y frecuentemente.

Bumper Cars 26

Antes

Después

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La Masa Rotacional puede Cambiar

La Masa Rotacional puede Cambiar



La masa no puede cambiar, entonces la La masa no puede cambiar, entonces la úúnica nica forma en que un cuerpo puede cambiar su forma en que un cuerpo puede cambiar su velocidad, es que cambie su momentum. velocidad, es que cambie su momentum.



La masa rotacional sLa masa rotacional síípuede cambiar, entonces puede cambiar, entonces un cuerpo que cambia su forma puede cambiar un cuerpo que cambia su forma puede cambiar su velocidad angular sin cambiar su momentum su velocidad angular sin cambiar su momentum angular

angular

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Bumper Cars 29

Pregunta Inicial

Pregunta Inicial

(revisitada)(revisitada)



 Usted estUsted estáámontado en el borde de un carrusel montado en el borde de un carrusel de parque que est

de parque que estáágirando. Si se desplaza girando. Si se desplaza hacia el centro del carrusel:

hacia el centro del carrusel: ¿¿Que le pasarQue le pasarááa la a la velocidad de rotaci

velocidad de rotacióón del carrusel?n del carrusel?

A.

A. AumentarAumentaráá.. B.

B. DisminuirDisminuiráá.. C.

C. ContinuarContinuarááigual.igual.

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Pregunta 3

Pregunta 3



En un piso desnivelado. En un piso desnivelado. ¿¿En que direcciEn que direccióón se n se acelera un carrito choc

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Aceleraci

Aceleració

ón y Energ

n y Energí

ía Potencial

a Potencial



Un cuerpo acelera en la direcciUn cuerpo acelera en la direccióón en que n en que mmáássse se reduce su energ

reduce su energíía potencial.a potencial.



Las fuerzas estLas fuerzas estáán relacionadas con las energn relacionadas con las energíías as potenciales!

potenciales!



Un carro en un piso desnivelado acelera en la Un carro en un piso desnivelado acelera en la direcci

direccióón en la cual su energn en la cual su energíía potencial total se a potencial total se reduzca m

reduzca máás rs ráápidamente.pidamente.

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Resumen sobre Carritos Chocones

Resumen sobre Carritos Chocones



Durante las colisiones, los carritos chocones Durante las colisiones, los carritos chocones intercambian:

intercambian:



momentum mediante impulsos.momentum mediante impulsos. 

momentum angular mediante impulsos angulares.momentum angular mediante impulsos angulares.



Las colisiones tienen un efecto menor en:Las colisiones tienen un efecto menor en: 

Los carros con masas grandes.Los carros con masas grandes. 

Los carros con masas rotacionales grandes.Los carros con masas rotacionales grandes.

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