La ciencia del impulso
Se puede considerar el momento como la cantidad de movimiento que tiene un objeto. El momento está determinado por la masa del objeto (cuánto se mueve) y su velocidad (qué tan rápido se mueve). En física, el impulso se representa mediante "p", por lo que la ecuación para determinar el impulso es p = mv (el impulso es igual a la masa por la velocidad). Un objeto más pesado, como una bola de boliche, que viajara a la misma velocidad que un objeto más ligero, como una pelota de kickball, tendría mayor impulso según las leyes de la física.
Para este laboratorio STEM, debes comprender el impulso y cómo afecta las colisiones porque más adelante competirás en un juego de bolos llamado Strike Challenge. Programarás el Speedbot para que corra hacia una bola para derribar bolos y obtener la puntuación más alta. Pensemos en lo que sucede cuando dos objetos chocan. Transfieren energía cinética, sí. Pero el impulso de cada uno de los dos objetos en colisión antes de la colisión puede predecir cómo reaccionarán los dos objetos después de la colisión. Volveremos sobre esta idea más adelante.
Motivar la discusión
Razonar sobre el impulso dentro de una discusión es una buena manera de guiar los esfuerzos de los alumnos por conceptualizarla. El objetivo de este laboratorio STEM será el impulso del robot cuando choca con una pelota.
Las siguientes preguntas se pueden razonar en unidades métricas tal como están escritas, o en millas, libras y pies por segundo imperiales. El razonamiento debería ser el mismo sin necesidad de conversiones.
P: ¿Cuál de estas tiene más impulso: una esfera que rueda a 8 km por hora o la misma esfera que rueda a 10 km por hora?
A: La esfera que rueda a 10 km por hora tiene más impulso porque se mueve más rápido.
P: ¿Cuál de estos tiene más impulso: un automóvil de tamaño promedio que circula a 90 km por hora o un autobús que circula a 90 km por hora?
A: El autobús que circula a 90 km por hora tiene más impulso porque tiene más masa.
P: ¿Cuál de estos tiene más impulso: una bicicleta pedaleando cuesta arriba o la misma bicicleta pedaleando cuesta abajo?
A: La bicicleta que se pedalea cuesta abajo tiene más impulso porque la rampa de descenso de la colina y el pedaleo aceleran su velocidad, a menos que también se esté aplicando un sistema de frenado.
P: ¿Qué preferirías que te chocara: un camión de 1000 kg que se mueve a 1 metro por minuto o un melón de 1 kg que se mueve a 1000 metros por segundo?
R: El camión podría atropellarte pero no se mueve lo suficientemente rápido como para herirte gravemente, mientras que el melón que se mueve a 1000 m/s podría matarte. Esto resalta que la cantidad de impulso está relacionada con la cantidad de energía transferida desde un objeto durante una colisión. La masa de un objeto por sí sola no es suficiente para determinar cuánta energía destructiva suministra durante una colisión. También debemos considerar qué tan rápido se está moviendo.