Pregrado
  1. Mecánica clásica  1.1. dinámica  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos dimensiones  1.1.3. projectile motion  1.1.4. Velocidad relativa  1.1.5. Movimiento circular uniforme  1.1.6. Movimiento circular no uniforme  1.1.7. Sistemas de referencia y transformaciones  1.2. Newton's Laws of Motion  1.2.1. Primera ley del movimiento  1.2.2. Segunda ley del movimiento  1.2.3. Tercera Ley del Movimiento  1.2.4. Aplicaciones de las leyes de Newton  1.2.5. Fricción y sus tipos  1.2.6. Diagrama de Cuerpo Libre  1.2.7. Restricciones y pseudo-fuerzas  1.3. Trabajo y energía  1.3.1. Trabajo realizado por la fuerza  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética  1.3.4. Energía potencial en la mecánica clásica  1.3.5. Fuerzas conservativas y no conservativas  1.3.6. Conservación de la Energía  1.3.7. Poder y eficiencia  1.4. Velocidad y colisiones  1.4.1. Momento lineal  1.4.2. Conservación del momento  1.4.3. Impulso y fuerza de impacto  1.4.4. Colisión elástica e inelástica  1.4.5. Centro de masa y velocidad  1.4.6. Propulsión de Cohetes  1.5. Movimiento rotacional  1.5.1. Torque y Momento Angular  1.5.2. Momento de inercia  1.5.3. Cinemática Rotacional  1.5.4. Energía Rotacional  1.5.5. Movimiento de rodadura  1.5.6. Precesión y movimiento giroscópico  1.6. Fuerza gravitacional  1.6.1. La ley de la gravitación universal de Newton  1.6.2. Energía potencial gravitatoria  1.6.3. Mecánica orbital  1.6.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.6.5. Campo y potencial gravitatorio  1.7. Mecánica de fluidos  1.7.1. Presión y el Principio de Pascal  1.7.2. Flotabilidad y el principio de Arquímedes  1.7.3. Dinámica de Fluidos y el Principio de Bernoulli  1.7.4. Viscosidad y la ley de Poiseuille  1.7.5. Tensión superficial y capilaridad  1.8. Oscilaciones y ondas  1.8.1. Movimiento Armónico Simple  1.8.2. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  1.8.3. Oscilaciones acopladas y modos comunes  1.8.4. Propiedades y tipos de ondas  1.8.5. Ondas Sonoras y el Efecto Doppler  1.8.6. Interferencia de ondas y superposición
  2. Electromagnetismo  2.1. Electrostática  2.1.1. Carga eléctrica y propiedades  2.1.2. Ley de Coulomb  2.1.3. Electric field and electric potential  2.1.4. La Ley de Gauss  2.1.5. Capacitancia y Dieléctrico  2.1.6. Dipolo eléctrico y energía potencial  2.2. Circuitos eléctricos  2.2.1. Corriente y Resistencia  2.2.2. Ley de Ohm  2.2.3. Leyes de Kirchhoff  2.2.4. Circuito RC  2.2.5. Circuitos de CA y Reactancia  2.2.6. Electricidad y energía eléctrica  2.3. Magnetismo  2.3.1. Campos y Fuerzas Magnéticas  2.3.2. La Ley de Ampere  2.3.3. Momento dipolar magnético  2.3.4. Ley de Biot-Savart  2.3.5. Materiales Magnéticos y Histeresis  2.4. Inducción electromagnética  2.4.1. Ley de Faraday  2.4.2. La ley de Lenz  2.4.3. Autoinducción y mutua inducción  2.4.4. Transformadores y Circuitos Inductivos  2.5. Ecuaciones de Maxwell  2.5.1. La ley de Gauss para la electricidad  2.5.2. Ley de Gauss para el magnetismo  2.5.3. La ley de inducción de Faraday  2.5.4. Ley de Ampere-Maxwell  2.5.5. Ondas electromagnéticas
  3. Termodinámica  3.1. Leyes de la Termodinámica  3.1.1. Ley cero de la termodinámica  3.1.2. Primera ley de la termodinámica  3.1.3. Segunda Ley  3.1.4. Tercera Ley  3.2. Calor y trabajo  3.2.1. Transferencia de calor (conducción, convección, radiación)  3.2.2. Expansión térmica  3.2.3. Motores térmicos y refrigeradores  3.2.4. Ciclo de Carnot y eficiencia  3.3. Mecánica estadística  3.3.1. Distribución de Maxwell–Boltzmann  3.3.2. Entropía y Probabilidad  3.3.3. Función de partición  3.3.4. Estadísticas de Fermi–Dirac y Bose–Einstein
  4. Óptica  4.1. Óptica Geométrica  4.1.1. Reflexión y refracción  4.1.2. Espejos y lentes  4.1.3. Instrumentos Ópticos  4.1.4. El principio de Fermat  4.2. Óptica de ondas  4.2.1. Interferencia en la óptica de ondas  4.2.2. Difracción  4.2.3. Polarización  4.2.4. Coherencia y holografía
  5. Mecánica cuántica  5.1. Dualidad onda-partícula  5.1.1. Radiación de cuerpo negro en la dualidad onda-partícula en la mecánica cuántica  5.1.2. Efecto fotoeléctrico  5.1.3. Dispersión Compton  5.1.4. Longitud de onda de De Broglie  5.2. Ecuación de Schrödinger  5.2.1. Ecuación de Schrödinger independiente del tiempo  5.2.2. Partícula en una caja  5.2.3. Efecto túnel cuántico  5.2.4. Pozos de potencial y obstáculos  5.3. Estados Cuánticos  5.3.1. Función de onda  5.3.2. Operadores cuánticos  5.3.3. Principio de incertidumbre de Heisenberg  5.3.4. Momento angular y espín
  6. Relatividad  6.1. Relatividad especial  6.1.1. Transformaciones de Lorentz  6.1.2. Expansión del tiempo y contracción de la longitud  6.1.3. Energía y momento relativista  6.2. Relatividad general  6.2.1. Principio de Equivalencia  6.2.2. Métrica de Schwarzschild  6.2.3. Ondas gravitacionales  6.2.4. Agujeros negros y horizontes de eventos
  7. Física del estado sólido  7.1. Estructura cristalina  7.1.1. Redes de Bravais  7.1.2. Difracción de rayos X  7.1.3. Teoría de bandas  7.1.4. Fonones y vibraciones de red  7.2. Propiedades Eléctricas y Magnéticas  7.2.1. Conductores, Semiconductores e Aislantes  7.2.2. Superconductividad  7.2.3. Efecto Hall
  8. Física nuclear y de partículas  8.1. Estructura Atómica  8.1.1. Modelo Atómico  8.1.2. Energía de enlace nuclear  8.2. Radiactividad  8.2.1. Desintegración alfa, beta, gamma  8.2.2. Vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear  8.3. Física de partículas  8.3.1. Modelo Estándar  8.3.2. Quarks y Leptones  8.3.3. antimateria  8.3.4. Interacciones fundamentales
  9. Astrofísica y cosmología  9.1. Evolución estelar  9.1.1. Formación estelar  9.1.2. Agujeros negros y estrellas de neutrones  9.1.3. Enanas blancas y supernovas  9.2. Cosmología  9.2.1. La Teoría del Big Bang  9.2.2. Materia oscura y energía oscura  9.2.3. Fondo cósmico de microondas

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Momento lineal


El momento lineal es un concepto central en la física, particularmente dentro de la rama de la mecánica. Se utiliza para analizar el movimiento y las interacciones de objetos, especialmente durante colisiones. El momento lineal se define básicamente como el producto de la masa de un objeto y su velocidad. Esta cantidad proporciona la base matemática y conceptual para entender cómo se mueven los objetos y cómo interactúan entre sí.

Entender el momento lineal con ejemplos

Para entender mejor qué es el momento lineal, consideremos algunos ejemplos. Imagina un gran camión y un pequeño automóvil viajando por la carretera. Si ambos viajan a la misma velocidad, el camión, que tiene más masa, tendrá más momento que el automóvil. Esto significa que es más difícil detener un camión o cambiar su dirección de movimiento que un automóvil.

Camiones (mayor masa) Coche (baja masa)

En la figura anterior, la barra azul representa un camión y la barra roja representa un automóvil. Sus respectivos momentos pueden representarse de la siguiente manera:

momento_camion = masa_camion * velocidad
momento_coche = masa_coche * velocidad

Como masa_camion > masa_coche, se sigue que momento_camion > momento_coche.

Expresión matemática

En términos más formales, si tenemos un cuerpo de masa m moviéndose con una velocidad v, entonces el momento lineal p se da por la siguiente ecuación:

p = m * v

Donde:

  • p es el momento lineal, que es una cantidad vectorial.
  • m es la masa del objeto, escalar.
  • v es la velocidad del objeto, que es una cantidad vectorial.

Conservación del momento lineal

Uno de los principios más básicos asociados con el momento lineal es la conservación del momento. Este principio establece que en un sistema aislado, donde no actúan fuerzas externas, el momento lineal total permanece constante.

Por ejemplo, considere dos patinadores sobre hielo que inicialmente están en reposo. Si se empujan entre sí, comienzan a moverse en direcciones opuestas. A pesar del cambio en su momento individual, el momento total del sistema permanece cero como fue inicialmente.

Ejemplos de conservación del momento

Tomemos dos objetos diferentes A y B. Antes de la colisión, supongamos que el objeto A se mueve con velocidad p_Ai y el objeto B se mueve con velocidad p_Bi. Después de la colisión, sus momentos cambian a p_Af y p_Bf respectivamente.

La conservación del momento nos dice:

p_Ai + p_Bi = p_Af + p_Bf

Esta ecuación enfatiza que el momento combinado después de la colisión es el mismo que antes de la colisión.

Aplicaciones ejemplares

Consideremos el juego de billar. Cuando la bola de taco golpea la bola 8 estacionaria, el momento se transfiere de la bola de taco a la bola 8, causando que acelere. Examinemos esto usando una ilustración simplificada:

bola de taco Bola 8

En este escenario, si el momento inicial total del sistema se da como el momento de las bolas de taco en movimiento después de la colisión, entonces cada bola compartirá este momento ajustado por su dirección y masa.

Movimiento en diferentes dimensiones

El momento lineal es una cantidad vectorial, lo que significa que tiene tanto magnitud como dirección. En muchos problemas, especialmente los problemas que involucran física que ocurren en más de una dimensión, es importante descomponer el momento en sus componentes. Considere un automóvil moviéndose por una colina; su momento debe calcularse tanto en componentes horizontales como verticales:

Para subir

Fuerza impulsiva y momento

Cuando se discuten cambios en el momento, las fuerzas aplicadas a lo largo del tiempo, conocidas como impulso, son importantes. El impulso J está relacionado con el cambio en el momento mediante la fórmula:

J = Δp = F * Δt

Donde:

  • Δp es el cambio en el momento.
  • F es la fuerza aplicada.
  • Δt es el período de tiempo durante el cual se aplica la fuerza.

Ejemplo práctico: seguridad en automóviles

Los principios de impulso y momento son importantes en el diseño de automóviles, especialmente para garantizar la seguridad de los pasajeros durante accidentes. Los períodos más largos de impacto (zonas de deformación suave) reducen la fuerza sentida por los pasajeros, lo que muestra el uso práctico de los conceptos de momento.

Conclusión

El momento lineal es fundamental para entender y analizar el movimiento en la mecánica clásica. Su conservación proporciona ideas importantes sobre el comportamiento de objetos en colisión y sistemas donde se aplican fuerzas. Comprender el momento no solo ayuda a entender cómo opera el mundo físico, sino que también contribuye a muchas aplicaciones prácticas en la vida cotidiana, desde el diseño de seguridad de vehículos hasta estrategias atléticas.


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