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Fuerza sobre la pelota de tenis que aplica Carlos Alcaraz (8533)

F_y_Q — 2025-09-05T02:14:57Z

En la final del US Open de 2022, «Carlitos» Alcaraz ganó su primer Grand Slam y consiguió el número uno del mundo venciendo en la final a Casper Ruud. En uno de los puntos, la bola de tenis llegó a la raqueta de «Carlitos» a una velocidad de y la devolvió con un golpe de derecha a una velocidad de . Si la masa de la pelota de tenis es de 58 g y el tiempo de contacto con la raqueta fue de 1 ms, ¿cuál fue la fuerza que le aplicó a la pelota en ese golpe?

Este problema está relacionado con el impulso mecánico y su relación con la variación del momento lineal de la pelota. El impulso mecánico es el producto de la fuerza que se aplica sobre la pelota por el tiempo durante el que se aplica, y se invierte en variar el momento lineal de la pelota. Si despejas la fuerza en la ecuación:

Cobra importancia el criterio de signos para las velocidades de la pelota y expresar las unidades en el Sistema Internacional. Si consideras que el sentido en el que sale despedida la pelota es positivo, el sentido de la pelota que llega a la raqueta de «Carlitos» será negativo:

[P(787)] Cantidad de movimiento e impulso mecánico de un sistema (8363)

F_y_Q — 2025-01-10T06:16:19Z

Clica en este enlace para ver el enunciado y los resultados del problema que se resuelve en el vídeo.

[P(1509)] Impulso mecánico y cantidad de movimiento (8341)

F_y_Q — 2024-11-05T03:31:50Z

Puedes ver la solución y el enunciado del problema que se resuelve en el vídeo si hace clic en este enlace.

Impulso mecánico y fuerza sobre una pelota de béisbol (7844)

F_y_Q — 2023-01-30T12:45:08Z

Una pelota de beisbol de 150 g, que se mueve hacia el bateador a una velocidad de 30 m/s, es golpeada con un bate, lo cual le provoca una velocidad de 42 m/s en dirección contraria a la inicial. Determina:

a) El impulso sobre la pelota.

b) La fuerza media ejercida sobre la pelota si el bate estuvo en contacto con ella durante 0.002 s.

a) El impulso puedes determinarlo con la expresión:

Ten cuidado con los signos. Si consideras la velocidad inicial como negativa, la velocidad final y el impulso serán positivos:

b) El impulso mecánico también se puede expresar en función de la fuerza que se aplica sobre la pelota y el tiempo durante el que actúa la fuerza. Despejas el valor de la fuerza:

Sustituyes el valor calculado para el impulso y el tiempo:

Impulso mecánico y fuerza que ejerce un bate sobre una pelota de béisbol (7755)

F_y_Q — 2022-10-14T06:56:29Z

Una pelota de béisbol de 0.14 kg se desplaza hacia el bate con una velocidad . Después del golpe, la pelota se mueve verticalmente hacia arriba con una velocidad . Encuentra la dirección y la magnitud del impulso dado a la pelota por el bate. Suponiendo que la pelota y el bate están en contacto durante 1.5 ms, ¿cuál es la fuerza que ha ejercido el bate sobre la pelota?

El impulso mecánico es igual a la variación de la cantidad de movimiento que experimenta la pelota tras el contacto con este:

Sustituyes los datos y calculas:

El módulo del vector obtenido es:

La dirección del vector es:

El impulso mecánico lo puedes escribir en función de la fuerza aplicada sobre la pelota y el tiempo durante el que es aplicada la fuerza. Despejas la fuerza:

Ahora sustituyes y obtienes el vector fuerza:

Impulso mecánico: fuerza necesaria para una variación de velocidad dada (7491)

F_y_Q — 2022-02-03T08:58:34Z

Calcula la fuerza que tiene un objeto de masa 48 kg, si en medio día pasa de a .

Para poder hacer el problema es necesario que las unidades sean homogéneas y lo mejor es trabajar con unidades SI:

El impulso mecánico es igual a la variación de la cantidad de movimiento del objeto. Despejas el valor de la fuerza:

Sustituyes y calculas:

El signo negativo de la fuerza quiere decir que se opone al movimiento del objeto.

Descarga el enunciado y la resolución del problema en formato EDICO si lo necesitas.

Péndulo que choca contra un objeto y altura a la asciende por un plano inclinado (7442)

F_y_Q — 2021-12-30T06:54:23Z

Un péndulo de largo L = 2 m, en cuyo extremo tiene una masa m = 1 kg, se suelta desde el reposo desde una altura inicial . Si al chocar con la caja de masa M = 0.5 kg el péndulo queda en reposo:

a) Determina la rapidez que adquiere la caja después de la colisión.

b) ¿Cuánto vale el impulso sobre la caja debido a la colisión?

c) ¿Hasta qué altura llega la caja cuando sube por el plano inclinado?

Para este problema considera que .

La forma más simple de resolver este problema es aplicar el principio de la conservación de la energía, suponiendo que no hay rozamiento porque el enunciado no indica lo contrario.

a) Como sabes la altura desde la que se deja caer la masa del péndulo la energía potencial de esa masa será igual a la energía cinética que adquiere la caja tras la colisión, supuesta perfectamente elástica porque el péndulo queda en la posición de la caja tras el choque:

Conoces los valores y puedes sustituir y calcular:

b) El impulso mecánico sobre la caja es igual a la variación de su cantidad de movimiento:

El cálculo del impulso es automático:

c) La caja subirá por el plano inclinado hasta que su energía cinética se transforme en energía potencial. Como te preguntan por la altura, la distancia que recorre por el plano, al no haber rozamiento, es irrelevante:

Sustituyes y calculas:

Impulso y fuerza que ejerce un muro sobre un cuerpo que choca (7379)

F_y_Q — 2021-10-31T06:11:02Z

Un cuerpo de 1 000 kg se desplaza a cuando colisiona contra un muro y se detiene en 0.05 s. Calcula:

a) El impulso que el muro ejerce sobre el cuerpo.

b) La fuerza ejercida por el muro sobre el cuerpo.

La velocidad inicial la debes expresar en unidad SI para que el problema sea homogéneo:

a) El impulso es el producto de la fuerza que aplica el muro contra el cuerpo por el tiempo durante el que la aplica:

Solo tienes que sustituir los valores y calcular:

b) La fuerza que aplica el muro es:

Dinámica de un sistema de tres cuerpos enlazados con rozamiento (7377)

F_y_Q — 2021-10-30T08:15:08Z

El bloque de 90 kg representado en la figura se mueve inicialmente hacia arriba con una velocidad de . Las poleas no tienen rozamiento y el coeficiente de rozamiento entre los bloques y el plano es 0.10. ¿Qué valor constante de P le dará una velocidad hacia arriba de al cabo de 12 s? ¿Cuál es el impulso total del movimiento?

Es buena idea dibujar las fuerzas a considerar en el problema. En la siguiente imagen puedes ver las fuerzas de rozamiento en verde y el peso del cuerpo que cuelga en rojo. En violeta está la fuerza que debes considerar y el sentido en el que se mueve el sistema:

Aplicando la segunda ley de Newton obtienes la ecuación, considerando las fuerzas de izquierda a derecha:

Necesitas conocer los valores de la aceleración del sistema, las fuerzas de rozamiento y el peso del tercer cuerpo, aunque las puedes calcular sin problemas con los datos del enunciado:

Calculas el valor de la fuerza P:

El impulso del sistema durante los 12 s que dura la aceleración es:

Refuerzo: variación de la cantidad de movimiento al aplicar una fuerza (7145)

F_y_Q — 2021-04-27T06:50:58Z

Un objeto posee una masa de 12 kg y se mueve con una velocidad de 32 m/s cuando se le aplica una fuerza de 15 N en la misma dirección y sentido que la velocidad, actuando sobre él durante 6 s. Determina el valor de la velocidad del cuerpo al cabo de 10 s.

El impulso mecánico que se aplica sobre el cuerpo es igual a la variación de la cantidad de movimiento que sufre:

Tras los seis segundos que se aplica la fuerza al objeto, su velocidad volverá a ser constante. La velocidad que adquiere tras la aplicación de la fuerza es:

A los diez segundos su velocidad seguirá siendo la calculada porque es constante desde el sexto segundo.