Estudio del movimiento U.2 Dinámica A.17 Impulso y cambio de momento lineal

Calcula la variación del momento lineal de esa molécula en el choque. Una molécula de nitrógeno tiene una masa de m = 4,7·10−26 kg y se mueve a 480 m/s a una temperatura dada. Choca contra la pared del recipiente y rebota con igual rapidez, pero en sentido contrario. Calcula la variación del momento lineal de esa molécula en el choque. pared vi = 480 i m/s vf = −480 i m/s Consideremos positivo el sentido en el que se mueve la molécula hacia la pared. Calculamos en primer lugar la variación de momento lineal, y puesto que la masa de la molécula no cambia en ese proceso se puede escribir: Dp = m (vf − vi) = 4,7·10−26 (−480 − 480) i = −4,51·10−23 i kgm/s

Dp/Dt = (−4,51·10−23) ·(5,5·1024)/1 s = −248 i kgm/s2 Si sobre la pared se producen 5,5·1024 choques/s, calcula la fuerza media ejercida sobre la pared en 1 s. ¿Por qué no se notan los choques individuales? pared vi = 480 i m/s SF = 248 i N vf = −480 i m/s La variación del momento lineal en cada choque es: Dp = −4,51·10−23 i kgm/s La variación del momento lineal en cada segundo se deberá a la variación de momento lineal de todos los choques que se produce en 1 segundo: Dp/Dt = (−4,51·10−23) ·(5,5·1024)/1 s = −248 i kgm/s2 La variación de momento lineal en cada segundo es igual a la suma de las fuerzas que actúan sobre las moléculas en ese tiempo. SF = −248 i N De acuerdo con la tercera ley de la dinámica, las moléculas hacen sobre la pared una fuerza de igual valor y de sentido contrario. . SF = 248 i N

La presión se relaciona con la fuerza y la superficie: Si la pared tiene una superficie de 24 cm2 ¿qué presión hacen las moléculas sobre la pared debida a los choques? ¿Por qué no se desplaza el recipiente debido a esas fuerzas? pared vi = 480 i m/s SF = 248 i N vf = −480 i m/s La presión se relaciona con la fuerza y la superficie: P = SF/S = 248/0,0024 = 103333 Pa El recipiente no se desplaza porque a la vez que se ejerce fuerza sobre una pared, se están ejerciendo fuerza sobre las otras paredes del recipiente, de forma que no hay fuerza neta sobre el recipiente. Podemos razonar también diciendo que si consideramos como sistema el conjunto de las moléculas y el recipiente que las contiene, las fuerzas serían interiores y estas fuerzas no pueden modificar el movimiento del sistema.

Analiza si te parecen correctas las siguientes suposiciones: Todas las moléculas tienen la misma velocidad. Todas las moléculas chocan frontalmente. pared No es razonable suponer que todas las moléculas tengan la misma velocidad. En realidad habrá un amplio rango de velocidades y hemos tomado una velocidad como media. También es improbable que todas las moléculas choquen frontalmente. La mayoría incidirá oblicuamente, pero es posible pensar que las que incidan oblicuamente hacia arriba se compensan con las que incidan oblicuamente hacia abajo.