Problema nº 4 de impulso y cantidad de movimiento, fuerza y choque plástico - TP02

Enunciado del ejercicio nº 4

Se rocía una pared con agua empleando una manguera, la velocidad del chorro de agua es de 5 m/s, su caudal es de 300 cm³/s, si la densidad del agua es de 1 g/cm³ y se supone que el agua no rebota hacia atrás, ¿cuál es la fuerza promedio que el chorro de agua ejerce sobre la pared?

Desarrollo

Datos:

Φ_V = 300 cm³/s (caudal volumétrico)

vᵢ = 5 m/s

v_f = 0 m/s (porque el chorro no rebota)

δ = 1 g/cm³

Fórmulas:

I = F·t

I = m·v

Φ_M = Φ_V·Δ

Solución

Primero debemos hallar la masa de agua y el tiempo de acción:

Φ_M = Φ_V·Δ

Φ_M = 300 cm³/s·1 g/cm³

Φ_M = 300 g/s (caudal másico)

Φ_M = 0,3 kg/s éste dato nos dice que en t = 1 s la masa de agua es m = 0,3 kg

Δp = I

p_f - pᵢ = I

m·v_f - m·vᵢ = F·t

Reemplazamos por los valores y calculamos:

Resultado, la fuerza promedio que el chorro de agua es:

F = 1,5 N

Resolvió: Ricardo Santiago Netto. Argentina

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Ejemplo, cómo calcular la fuerza empleando la cantidad de movimiento y choque plástico