Yahoo Respuestas cerrará el 4 de mayo de 2021 (hora del Este de EE. UU.) y, a partir del 20 de abril de 2021 (hora del Este de EE. UU.), el sitio web de Yahoo Respuestas estará disponible solo en modo de lectura. No habrá cambios a otras propiedades o servicios de Yahoo, ni a tu cuenta de Yahoo. Puedes encontrar más información sobre el cierre de Yahoo Respuestas y cómo descargar tus datos en esta página de ayuda .

Ignorante preguntado en Ciencias y matemáticasFísica · hace 1 década

¿Con qué fuerza llega la bala de cañón?

Si la bala de cañón pesa 8kg, y la suelto a 28 metros del suelo. Con qué fuerza golpearía el suelo, o lo que sea que haya abajo? Con qué fuerza? Cómo se mide y en qué unidades de medida? cuál es la fórmula?

Actualización:

Una especificación a la pregunta, si pusiera una balanza en el suelo, qué peso daría la balanza al momento de contacto de la bala de cañón con la balanza?

3 respuestas

Calificación
  • hace 1 década
    Respuesta preferida

    Muchacho/a (*):

    Dicha fuerza depende de la masa y de la DESACELERACIÓN que sufre en el momento de impacto. Es distinto si dicha bala cae en arena, una viga de hierro, una pila de maderas terciadas en "chapas" separadas por tabiques, en un lago, etc.

    Si cae desde 28m y considerando que la bala está hecha de un material relativamente denso y por ende es compacta y la resistencia del aire es despreciable, la velocidad de impacto en el suelo es:

    Vi = √(2gh) = √ (19.6 m/s2 x 28m) = 23.4 m/s

    Pero como dije, depende de la desaceleración, y si cae en una superficie dura tal que la bala se aplasta por ejemplo 5 mm y el piso cede 10 mm, desde el momento de contacto hasta la detención con velocidad cero, recorre 5mm (recorrido de su centro de masa) o sea la suma de la deformación del piso y la bala, es decir 0.015 m.

    La desaceleración viene dada por:

    a = (Vf²-Vi²)/2d = (0 - Vi²)2d = -2gh/2d = - gh/d

    Y la fuerza de impacto es:

    Fi = m a = - m g h / d

    ================

    Es lo mismo entonces considerar la energía potencial inicial a 28m de altura y dividirla por la distancia de frenado, porque equivale a la energía cinética en el momento del impacto dividida por esa misma distancia y esto es así porque el trabajo de dicha fuerza MEDIA de impacto es la veriación de energía cinética a lo largo del frenado, es decir de Vi a Vf en una distancia d.

    Veremos que si la distancia es tan chiquita la fuerza es enorme en módulo.

    Como el desplazamiento d tiene signo negativo si consideramos desplazamiento positivo hacia arriba, queda directamente:

    Fi = m g h / |d| = 8 kg x 9.8 m/s² x 28m / 0.015 m

    Fi = 146347 N ≈ 15 toneladas métricas-fuerza

    (NOTA: con los datos que dí de ejemplo, no originales del problema, de que frena en 15 mm)

    El peso de unos 12 autos medianos. ¿Qué tal?

    Resumiendo:

    ***************

    Con qué fuerza => depende del desplazamiento d o distancia de frenado desde el inicio del impacto hasta que la velocidad es cero (no digo se detiene porque puede haber un rebote, pero cuando llega a cero podemos establecer ya una fuerza MEDIA, insisto en media porque la desaceleración real no es uniforme).

    Cómo se mide => conociendo "d" con

    Fi = m g h / d

    Unidades de medida? Las de fuerza, en sistema MKS absoluto => N (newton), puede ser en otros, kg-fuerza, libras-fuerza, toneladas-fuerza, etc.

    Fórmula: Fi = m g h / d

    Suerte y saludos.

    .

    .

    .

    .

    (*) suelo poner el apodo o nick, pero ignorante, que indica que reconocés que estás aprendiento, tiene una connotación insultante puesto en el encabezado, porque supone no querer aprender, que no es tu caso.

    Pd. 1) mientras escribía y debí interrumpir la respuesta apareció otra correcta en lo que dice al final, pero creo que puede confundir calcular la fuerza en el trayecto, ya que esa es la fuerza actuante en el mismo pero no en el impacto. El peso es lo que acelera a la masa hacia abajo, debido a la acción de la gravedad.

    Respecto del tiempo es correctísimo, yo indiqué distancia de frenado. Si conocemos la velocidad de impacto y la final = 0, suponiendo aceleración constante para obtener un valor medio de Fi nos dará dicho tiempo, y recíprocamente, si podemos medir el tiempo determinamos la distancia. Para conocer el tiempo en forma práctica a lo mejor lo deberíamos filmar con una cámara de altísima velocidady a partir de los cuadros por segundo lo podríamos estimar.

    2) Si se pone una balanza no se medirá la fuerza del impacto justo cuando toca, la misma balanza genera desplazamiento y deforma la lectura de lo que ocurre si no estuviera, y valdrá:

    m g h / d

    pero ahora d ni siquiera es el desplazamiento del platillo de la balanza. Hay una interacción de las piezas móviles de la balanza que dependen de su diseño y la lectura no indicará la verdadera fuerza de impacto ni siquiera en la propia balanza.

    Como NO es posible medir así la fuerza del impacto, la segunda parte de tu pregunta es distinta de la primera. Además, justo cuando empieza a tocar el electrón más externo - por así decirlo - y que queda abajo de la bala, todavía la fuerza es el peso m g, y un millonésimo (también por así decirlo) de segundo luego comienza a desacelerarse, pero la desaceleración no es uniforme, entonces podemos estimarla como un promedio de un tiempo igualmente brevísimo, correspondiente a la distancia d de deformación.

    .

    .

    Fuente(s): ____________________ Por favor: NO dejes de elegir una Mejor Respuesta. La misma no necesariamente debe ser la mía, lo evalúas tú. Al hacerlo: estarás siendo agradecido/a con TODOS aquellos que hemos entregado nuestro más solidario esfuerzo para ayudarte. ____________________ No! Mark, NO! Fijate que la energía cinética al llegar al piso es igual a la energía potencial inicial (si se suelta en reposo), o sea: Eci = m g h (el sub-i indica en el inicio del impoacto en el piso). Pero la fuerza NO es energía. Un mismo objeto puede desarrollar distintas fuerzas al caer de la misma altura sobre distintas superficies. o sobre otros cuerpos, pero siempre con la misma energía cinética en el impacto. Por ejemplo, si pongo una placa sostenida por resortes, esa energía cinética pasará a energía potencial elástica. Si eso hace que la placa se deplace hacia abajo medio metro, la fuerza será muy distinta si la misma placa estuvies montada sobre un bloque rígido de metal. La fuerza media será: Fi = m g h / d = m Vi² / 2d siendo Vi la velocidad en el inicio del impacto. sobre una superficie rígida d<<D siendo D la distancia de compresión en el resorte y entonces la misma energía cinética produce fuerzas medias de impacto distintas.. Probá de saltar desde un metro vos y aterrizar: a) flexionando las rodillas; b) dejando las piernas rígidas => en realidad no lo pruebes, la fuerza será muchísimo más grande y te vas a lastimar. En los dos casos la energía inicial es la potencial = tu peso x 1 metro, que se convierte en el mismo valor de Ec, pero en el primero la fuerza media es muchísimo menor que si dejás las piernas rígidas. Otra comparación es cuando un clavadista ingresa al agua habiendo saltado desde cierta altura. La misma persona con igual masa al arrojarse dese 20 m tendrá una energía cinética m g h (es decir igual a la que inicialmente era totalmente potencial) ingresando con velocidad v=√(2gh), pero si cae de "panza" el golpe es terrible por una elevadísima fuerza de impacto y no es así si ingresa verticalmente reduciendo su superficie enfrentada al agua. Esto es porque la resistencia del agua sobre una superficie más grande es mucho mayor que la de la otra posición, unido al llamad factor de forma, y porque de "panza" la distancia de frenado se hace muy corta pero de cabeza se alarga y permite un frenado más suave. Yo no voy a bajarte el pulgar a pesar del error de tu razonamiento: "you're learning"... Saludos.
  • hace 1 década

    Datos:

    masa: 8kg

    altura: 28 metros

    Velocidad inicial: 0 m/seg

    aceleración de la gravedad: 9,8 m/seg^2

    28 m = (9,8 m/seg^2)·t^2 /2 =>

    56 m / 9,8 m/seg^2 = t^2 =>

    t = √(5,714 seg^2) = 2,39 seg

    velocidad antes del impacto = 9,8 m/seg^2 · 2,39 seg = 23,43 m/seg

    fuerza que actúa sobre la bala hasta antes del impacto con el suelo es de 8 Kg ·9,8 m/seg^2 =

    78,4 Newtons

    Entonces:

    t = 2,39 seg

    Vfinal = 23,43 m/seg

    fuerza durante el trayecto = 78,4 Newtons (peso)

    Pero para saber con que fuerza golpea el suelo faltan datos como el material con el que esta hecha la bala, las características del suelo. Porque la fuerza va a depender del tiempo que transcurre desde que toca el suelo hasta que esos 23,43 m/seg se hacen 0 m/seg. Estamos hablando de fuerzas impulsivas que son extremadamente intensas pero duran fracciones de segundo

  • hace 1 década

    Todo lo dicho anteriormente es correcto, pero yo pienzo que cuando uno se refiere a fuerza en este caso, uno se refiere a la energia cinetica del objecto.

    K = m x v^2 /2 (Joules)

    Conociendo velocidad (V) y la masa (m) se calcula la energia al momento del impacto.

    Si uno pone una balanza en el suelo en el area del impcato, la balanza enseñara un "peso" mucho mayor que el peso original. Esto se debe a la energia cinetica del objeto que va en caida libre.

¿Aún tienes preguntas? Pregunta ahora para obtener respuestas.