Problemas de momento lineal

1
Disparando sobre madera
Nivel
Iniciación
Dificultad
3
 

Sobre un trozo de madera cuya masa de de 20 Kg. hacemos un disparo de fusil. Teniendo en cuenta que en el momento del impacto el proyectil ( m=40g ) lleva una velocidad de 300 m/s y suponiendo que el proyectil quede incrustado en la madera, calcular la velocidad que adquiere el conjunto madera-proyectil y la distancia que recorre el sistema hasta pararse si el coeficiente de rozamiento entre la madera y la superficie horizontal en que se apoya es 0,1.

Solución disponible
Sheldon Cooper
 
2
Nivel
Secundaria
Dificultad
5
 

Un péndulo balístico es un dispositivo que permite determinar la velocidad de un proyectil. Consiste en un bloque grande de madera, de masa M, suspendido verticalmente. Sobre este bloque incide un proyectil, de masa m, a una velocidad horizontalmente, de modo que choque y quede incrustado en el bloque de madera. Supongamos que el centro de masa del bloque asciende una altura h después de la colisión. Calcular:

1.La velocidad que llevaba el proyectil.

2.La fracción de energía cinética inicial que se disipa.

Solución disponible
Ghiret
 
Apartado 1.

En la colisión, completamente inelástica o plástica puesto que las masas permanecen unidas tras la misma, se conserva la cantidad de movimiento y como la colisión se produceen una sóla dimensión(la dirección en la que se mueve el proyectil, el bloque está inicialmente en reposo en el S.L.1) podemos escribir la ecuación escalar:

(1)

donde es la velocidad final de las dos masas unidas. Además, una vez ha ocurrido la colisión, el sistema bloque-proyectil asciende una altura y despreciando rozamientos con el aire podemos afirmar que la energía mecánica se conserva por lo que:

(2)

donde tenemos que, considerando por simplificar que la energía potencial es cero a la altura que se produce la colisión, y ; despejando en la anterior expresión queda:

(3)

si sustituimos (3) en (1) nos queda:

(4)

si despejamos :

(5)

que es la velocidad inicial del proyectil de masa .

Apartado 2.

La fracción de energía cinética inicial que se disipa es el cociente entre la energía cinética inicial:

(6)

y la energía cinética final, la del sistema bloque-proyectil, que será:

(7)

y su cociente:

(8)

esa cifra está expresada en tantos por uno, si la multiplicamos por , obtendremos el tanto por ciento de energía cinética disipada.

3
Nivel
Secundaria
Dificultad
5
 

Un hombre de 70kg se encuentra sentado sobre una pista de hielo con una escopeta en las manos. Dispara un proyectil de 60g horizontalmente hacia adelante a una velocidad de 1000m/s. ¿Qué distancia resbalará el hombre hacia atrás si el coeficiente de rozamiento dinámico es 0.15?

Solución disponible
pod
 
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