Mecánica · Dinámica

Impulso y Cantidad de Movimiento

Fórmulas, simulador de choques elásticos e inelásticos, ejemplos resueltos y ejercicios de nivel básico y avanzado.

¿Qué es la cantidad de movimiento?

Es una medida de "cuánto cuesta detener algo" — combina masa y velocidad. Un camión lento puede tener la misma cantidad de movimiento que un auto rápido, y a los dos les cuesta lo mismo pararlos.

p = m · v
p = cantidad de movimiento — en kg·m/s
m = masa — en kg
v = velocidad — en m/s

El impulso es lo que cambia la cantidad de movimiento: una fuerza aplicada durante un tiempo. Por eso J = F·Δt es exactamente igual al cambio de p.

J = F · Δt = Δp = m·(vf − v0)
Cómo reconocer los datos en un problema Si el problema dice "una fuerza actúa durante tantos segundos", eso es F y Δt para calcular el impulso J. Si te dan directamente masa y velocidad, calculás p sin pasar por el impulso.

Calcula la velocidad final por impulso

Ejemplo resuelto, paso a paso — patear una pelota

Una pelota de 0.5 kg está quieta. Un jugador la patea con 20 N durante 0.1 s. ¿Con qué velocidad sale?

1Datos

  • mmasa (dice "kg")0.5 kg
  • velocidad inicial ("está quieta")v₀ = 0 m/s
  • Ffuerza (dice "N" — Newton confirma que es fuerza)20 N
  • tiempo de contacto (dice "segundos")Δt = 0.1 s

2Fórmula utilizada

J = F · Δt
Δv = J / m  ·  vf = v₀ + Δv

3Resolución

Calculo el impulso J = 20 N × 0.1 s = 2 kg·m/s
Calculo cuánto cambió la velocidad Δv = 2 kg·m/s / 0.5 kg = 4 m/s
Sumo el cambio a la velocidad inicial vf = 0 + 4 = 4 m/s
Ojo con las unidades: N × s = kg·m/s — por eso el impulso y la cantidad de movimiento comparten exactamente la misma unidad.

4Respuesta

La pelota sale disparada a vf = 4 m/s

Errores frecuentes

Olvidar sumar la velocidad inicial

Δv es solo el cambio de velocidad — si el objeto ya se movía antes del impulso, hay que sumarle esa velocidad inicial para obtener la velocidad final real.

Confundir impulso con fuerza

El impulso (J) depende tanto de la fuerza como del tiempo que dura — la misma fuerza aplicada más tiempo produce más impulso, y por lo tanto más cambio de velocidad.

No poner el signo correcto en un choque o rebote

Si un objeto rebota (cambia de dirección), la velocidad final tiene signo contrario a la inicial — hay que restar, no sumar, si van en sentidos opuestos.

Ejercicios con respuesta

  1. Un objeto de 2 kg se mueve a 3 m/s. ¿Cuál es su cantidad de movimiento?
    Ver respuestap = 2×3 = 6 kg·m/s
  2. Una fuerza de 50 N actúa durante 0.2 s sobre un objeto en reposo de 5 kg. ¿Qué velocidad final alcanza?
    Ver respuestaJ = 50×0.2 = 10 kg·m/s → Δv = 10/5 = 2 m/s → v = 2 m/s
  3. ¿Por qué las bolsas de aire de los autos "duelen menos" que chocar contra el volante directo?
    Ver respuestaPorque aumentan el tiempo de contacto (Δt) durante el choque — como el impulso J=F×Δt debe ser el mismo para frenar el cuerpo, si Δt es mayor, la fuerza F necesaria es menor.

Conservación de la cantidad de movimiento en choques

En cualquier choque, sin fuerzas externas, la cantidad de movimiento total del sistema se conserva — lo que un objeto pierde, el otro lo gana. Pero lo que pasa con la energía cinética depende del tipo de choque.

m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁' + m₂v₂'

Elástico: se conserva también la energía cinética (los objetos rebotan).  ·  Perfectamente inelástico: los objetos quedan pegados y se mueven juntos — se conserva p, pero se pierde energía cinética (se transforma en calor/deformación).

Simula el choque

  

Mira el choque

Con los valores de arriba, mira cómo se mueven los dos objetos antes y después del choque — prueba cambiar entre elástico e inelástico y compara.

v₁' = 0 m/s v₂' = 0 m/s

Ejemplo — choque perfectamente inelástico

Un vagón de 2000 kg a 3 m/s choca y se engancha con otro vagón de 3000 kg que está quieto. ¿A qué velocidad quedan moviéndose juntos?

v' = (m₁v₁ + m₂v₂)/(m₁+m₂) = (2000×3 + 3000×0)/(2000+3000) = 6000/5000 = 1.2 m/s

Ejercicios con respuesta

  1. Un auto de 1000 kg a 20 m/s choca de forma perfectamente inelástica con otro de 1500 kg en reposo. ¿A qué velocidad quedan?
    Ver respuestav' = (1000×20+1500×0)/(1000+1500) = 20000/2500 = 8 m/s
  2. Dos bolas de billar de igual masa: una a 5 m/s choca elásticamente con otra en reposo. ¿Qué pasa después del choque?
    Ver respuestaCon masas iguales en choque elástico, la bola que se movía se detiene por completo y la que estaba quieta sale con los 5 m/s — es un caso especial clásico del billar.
  3. ¿Por qué en un choque perfectamente inelástico se conserva p pero no la energía cinética?
    Ver respuestaPorque parte de la energía cinética se transforma en deformación, sonido y calor al quedar los objetos pegados — la cantidad de movimiento sí se conserva porque no hay fuerzas externas al sistema.

Preguntas frecuentes

¿Por qué los autos de carrera se destrozan tanto en un choque?

Justamente para protegerte: la carrocería se deforma para aumentar el tiempo de contacto del choque (Δt), reduciendo la fuerza que recibe el piloto, igual que el airbag.

¿Cantidad de movimiento y energía cinética son lo mismo?

No — p = m·v es un vector (tiene dirección) y siempre se conserva en un choque. La energía cinética (½mv²) es un escalar y solo se conserva en choques elásticos, no en los inelásticos.

¿Qué significa que un choque sea "perfectamente inelástico"?

Que los dos objetos quedan pegados y se mueven juntos después del impacto, con una única velocidad final compartida — como dos autos que quedan enganchados tras chocar.