1.3. Aplicaciones del teorema del impulso mecánico

Salto de altura
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El teorema del impulso tiene una gran importancia en aplicaciones de la vida diaria.

Seguramente habrás visto que los saltadores de altura o pértiga siempre caen sobre una colchoneta. Tú mismo, al saltar desde un lugar un poco elevado, doblas las rodillas al tocar el suelo.

Los automóviles incorporan sistemas como el parachoques, el cinturón de seguridad o el airbag, que tienen funciones parecidas. En todos estos casos se intenta que el impulso necesario para detener a la persona se obtenga en un tiempo mayor, con lo que la fuerza que deberá soportar su estructura corporal será menor y, por lo tanto, será más difícil lesionarse.

En muchos casos, cuando tratas de detener un cuerpo, éste rebota. El impulso mecánico necesario será mayor.

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Una persona de 70 kg no cree lo que le han contado sobre flexionar las piernas al caer e intenta caer en los saltos con las piernas rígidas. ¿Desde qué altura podrá saltar para no lesionarse si sigue con su testarudez? Datos: fuerza (de compresión) que puede soportar la tibia de una persona sin romperse 50000 N; tiempo que está actuando hasta que se para, 3,5 ms.


Si la persona anterior hace caso y flexiona las piernas, el tiempo que actúan las fuerzas aumenta hasta 0,125 s. En este caso son los tendones y ligamentos los responsables de parar al cuerpo. La fuerza que pueden soportar es 20 veces menor que la que soportan los huesos. ¿Cuál será la altura en este caso?


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Si eres un entusiasta de los llamados "deportes de riesgo" habrás observado que se producen situaciones donde es fácil lesionarse si no se presta la suficiente atención.

En el "puenting", una de estas prácticas, la cuerda con la que se sujeta de las piernas el arriesgado deportista es elástica para que el tiempo que tarda en anularse la cantidad de movimiento adquirida al caer sea lo más grande posible y la fuerza que soportan sus piernas la menor posible.

Las cuerdas que se utilizan pueden duplicar su longitud o más al estirarse. Hay que tener en cuenta que la rotura por tracción de un hueso es más fácil que por compresión.

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Imagen 12 de elaboración propia

Una pelota de tenis de 59 g llega a la pared de un frontón con una velocidad de 30 m/s, perpendicular a la pared, y rebota con una velocidad de 25 m/s en la misma dirección. ¿Qué fuerza media ejerce la pared sobre la pelota, si el tiempo de contacto entre la pelota y la pared es de 0,2 s?


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Un martillo de 1,5 kg, que maneja un operario distraído, golpea la uña de su dedo cuando se mueve a 3,5 m/s y rebota con la misma velocidad. Si el tiempo que dura el golpe es de 0,075 s, ¿cuál es el valor de la fuerza media que ejerce el martillo sobre la uña?

  
70 N
140 N
35 N
210 N

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La seguridad en los automóviles

Existen dos sistemas de seguridad en el automóvil relacionados con el impulso que recibe una persona que viaja en un coche y sufre un accidente.

Cinturones de seguridad. Con estos dispositivos las personas reducen la velocidad mientras el vehículo lo hace, con lo que paran en un tiempo mayor. Esto hace que la fuerza (el impacto) sea menor y los huesos más fuertes del cuerpo puedan aguantar mientras se destruye la carrocería. Sin el cinturón la cabeza choca contra el parabrisas o la columna de dirección en un tiempo muy pequeño.

El airbag o bolsa de aire. En un impacto lo suficientemente importante (un golpe contra un objeto indeformable a 18 km/h o una deceleración de 3g, o 29,4 m/s2), las bolsas de aire se inflan con gran rapidez por la acción del gas que se desprende en una reacción química.

Las bolsas de aire complementan la protección de los cinturones de seguridad y éstos deben ser usados si están instalados en un vehículo.

Los airbags distribuyen la fuerza del impacto más equitativamente por todo el cuerpo, deteniendo al pasajero gradualmente.