Tema 4. Conservació de la quantitat de moviment

física de 1r de Batx

1. 1
Conservació de la quantitat de
moviment
Tema 4
Física 1r Batxillerat

2. 2
1. QUANTITAT DE MOVIMENT
1.1. Definició
S’anomena quantitat de moviment o moment linealel producte de la massa
d’un cos per la seva velocitat.v · m p
Puntualitzacions:
És el producte d’un escalar positiu (massa) per un vector (velocitat). És, per
tant, un altre vector amb la mateixa direcció i el mateix sentit que el
vector velocitat.
En el SI s’expressa enkg·m·s
-1
.
mv
 p


3. 3
1. QUANTITAT DE MOVIMENT
1.2. Relació amb la força resultant
Relació entre la força resultant constantaplicada a
un cos i la seva quantitat de moviment :Δt
pΔ
F F am· F
 t
v
a a
m


En efecte:
Donat que l’acceleració és constant:
Substituint:t
p

t
p - p

t
vm - vm

t
v-vm

t
v
m· F
ooo



4. 4
1. QUANTITAT DE MOVIMENT
1.2. Relació amb la força resultant
L’equació anterior és una forma alternativa d’enunciar la segona llei de Newton. El
seu interès radica en què:Δt
pΔ
F
S’acosta més a la formulació original de Newton.
És vàlida tant per a la mecànica clàssica com per a la relativista.
La força resultant que actua sobre un cos és igual a la variació de la seva
quantitat de moviment respecte del temps.

5. 5
1. QUANTITAT DE MOVIMENT
1.3. Conservació de la quantitat de moviment d’una partícula
L’equaciót
p
F constant p 0 p 0
t
p
0 F si
 permet formular:
Si la força resultant que actua sobre un cos és zero, la quantitat de moviment
del cos es manté constant.

6. 6
2. IMPULS MECÀNIC
2.1. Impuls mecànic d’una força constant
L’impuls mecànic que una força constant F dóna a un cos és el producte de
la força pel temps que hi actua.t · F I
Puntualitzacions:
És una magnitud vectorial, producte del vector força per l’escalar positiu t.
Té, per tant, la mateixa direcció i el mateix sentit que el vector força .
En el SI el seu mòdul s’expressa en N·s.

7. 7
2. IMPULS MECÀNIC
2.1. Impuls mecànic d’una força constant
Considerem una força constant Fque actua un temps tsobre un cos.
Representem la força en ordenades i el temps en abscisses:
t
F
t
o t
t
F
L’impuls que proporciona la força ve
donat per la superfície del rectangle
ombrejat.ombrejada Àrea )t - (t · F t · F I
0

8. 8
2. IMPULS MECÀNIC
2.3. Relació entre l’impuls mecànic i la quantitat de moviment
m
v
o v
t
F
de:Δt
pΔ
F t·F p

i com:t · F I p I


s’obté:
En la deducció anterior s’ha suposat que la força Fés constant i que el moviment és
unidimensional. El resultat, però, pot extendre’s a una força variable i a un moviment
tridimensional.
L’impuls mecànic proporcionat a un cos és igual a la variació que
experimenta la seva quantitat de moviment. p p - p I
0

9. 9
3. SISTEMES DE PARTÍCULES
3.1. Forces internes i forces externes
Les forces que actuen sobre un conjunt de npartícules poden ser de dos tipus:
1.Forces internes. Són les forces d’interacció entre les partícules.
Poden ser gravitatòries, electrostàtiques, de contacte, …
Es presenten sempre per parelles (tercera llei de Newton), de manera
que quan es considera el sistema de dues partícules, les forces
internes s’anul·len.
2.Forces externes. Són exercides per agents exteriors al sistema.

10. 10
3. SISTEMES DE PARTÍCULES
3.2. Conservació de la quantitat de moviment
Considerem dos cossos que es troben aïllats del seu entorn. Sobre el sistema de dos
cossos no hi actuen, doncs, forces externes, només les forces internes d’interacció.
Força que actua sobre el cos 1 (deguda a 2):t
p
F
1
1 21 F - F
Força que actua sobre el cos 2 (deguda a 1):t
p
F
2
2
Segons la tercera llei de Newton: t
p
-
t
p
21 0
t
p

t
p
21 0
t
p p(
21
) constant p p
21 0 p p(
21
)
m
1
m
2F
1
F
2

11. 11
3. SISTEMES DE PARTÍCULES
3.2. Conservació de la quantitat de moviment
Aquest resultat pot generalitzar-se per a un sistema amb un nombre qualsevol
de partícules i constitueix el principi de conservació de la quantitat de
moviment per a un sistema de partícules .
Si la suma de forces externes que actuen sobre un sistema de partícules
és zero, la quantitat de moviment del sistemaes manté constant.constant p 0 p 0 Fexteriors
on:n21n21
vm ... vm vm p ... p p p