Fuerza, tiempo e impulso
* Fuerza: Un empuje o tirón que puede cambiar el movimiento de un objeto.
* Tiempo: La duración de la fuerza que actúa sobre el objeto.
* Momentum: Una medida de la masa y la velocidad de un objeto.
La relación entre estos se describe por el teorema impulse-momentum:
impulse =cambio en el momento =fuerza x tiempo
El problema
Para calcular la fuerza, debe saber el tiempo que le toma al camión detenerse. Aquí hay algunos escenarios:
* parada instantánea: Si el camión golpea la pared y se detiene al instante (imposible en realidad), la fuerza sería increíblemente alta, lo que podría causar daños catastróficos.
* parada gradual: Si el camión se estrella contra la pared y toma una cantidad finita de tiempo para detenerse, la fuerza sería más baja.
Cómo calcular la fuerza (si tiene el tiempo):
1. Convertir unidades:
* 2 toneladas =4000 libras (suponiendo toneladas)
* 10 mph =14.67 pies por segundo
2. Calcule el momento inicial:
* Momentum =Mass X Velocity
* Momentum =4000 libras * 14.67 pies/s
3. Calcule el tiempo de impacto: Esta es la información clave que necesita.
4. Calcule la fuerza:
* Force =(cambio en el momento) / tiempo
* Dado que el momento final es 0 (el camión se detiene), el cambio en el momento es igual al impulso inicial.
Nota importante: La fuerza ejercida por la pared en el camión sería igual en magnitud pero opuesta en dirección a la fuerza ejercida por el camión en la pared (la tercera ley de Newton).
Ejemplo:
Supongamos que el camión tarda 0.1 segundos en detenerse:
1. Momento inicial =4000 libras * 14.67 pies/s =58,680 libras-pie/segundo
2. Tiempo =0.1 segundos
3. Fuerza =58,680 libras-pie / segundo / 0.1 segundos =586,800 libras de fuerza
Nota de seguridad: Incluso con un tiempo de parada muy corto, la fuerza ejercida por la pared sería extremadamente alta. Es por eso que es crucial evitar colisiones y seguir las leyes de tráfico.
