Chapter 5 Microscopy Methods
5.2.2 Clearing and staining technique
La energía cinética y la cantidad de movimiento son propiedades del movimien- to. Pero son distintas. La cantidad de movimiento, como la velocidad, es una can- tidad vectorial. Por otro lado, la energía es una cantidad escalar, como la masa. Cuando dos objetos se acercan, sus cantidades de movimiento se pueden anular en forma parcial o total. Su cantidad de movimiento total es menor que la canti- dad de movimiento de cualquiera de ellos solos. Pero sus energías cinéticas no se
¡EUREKA!
Comprender la distin- ción entre cantidad de movimiento y energía cinética es física de alto nivel.
5Cuando estudies termodinámica en el capítulo 18 aprenderás que un motor de combustión interna debe transformar algo de la energía de su combustible en energía térmica. Por otro lado, una celda de combustible, de las que podrían impulsar los vehículos del futuro, no tiene tal limitación. ¡Espera los automóviles del futuro, impulsados por celdas de combustible!
6Esta sección puede saltarse en un curso breve de mecánica.
Conservación de la energía: Ejemplo numérico
pueden anular. Como las energías cinéticas siempre son positivas (o cero), la ener- gía cinética total de dos objetos en movimiento es mayor que la energía cinética de cualquiera de ellos.
Por ejemplo, las cantidades de movimiento de dos automóviles justo antes de un choque de frente se pueden sumar y resultar exactamente cero, y la chatarra combinada después del choque tendrá el mismo valor cero como su cantidad de movimiento. Pero las energías cinéticas se suman y, en este caso, la energía ciné- tica queda después del choque, aunque está en distintas formas, principalmente como energía térmica. O también, las cantidades de movimiento de dos fuegos pirotécnicos que se acercan puede anularse, pero cuando explotan no hay forma de anular sus energías. La energía se presenta en muchas formas; la cantidad de movimiento sólo tiene una forma. La cantidad vectorial cantidad de movimiento es distinta de la cantidad escalar energía cinética.
Otra diferencia es cómo se relacionan ambas con la velocidad. Mientras que la cantidad de movimiento es proporcional a la velocidad (mv), la energía cinéti- ca es proporcional al cuadrado de la velocidad
(
12mv2)
. Un objeto que se mueve con el doble de velocidad que otro, de la misma masa, tiene el doble de cantidad de movimiento; pero tiene cuatro veces más energía cinética. Puede proporcionar el doble de impulso a lo que encuentre en su camino, y es capaz de efectuar cua- tro veces más trabajo.Supón que acarreas el balón del fútbol americano y que estás a punto de cho- car con un defensa, cuya cantidad de movimiento es igual y opuesta a la tuya. La cantidad de movimiento combinada, la tuya y la del oponente antes del impacto, es cero, y con seguridad ambos se detendrán en el impacto. El golpe ejercido en cada uno de ustedes es igual. Esto es válido cuando eres derribado por un tacle- ador pesado y lento, o por un corredor ligero y rápido. Si el producto de su masa FIGURA 7.19
En comparación con la bala de metal y con la misma cantidad de movimiento, la bala de goma es más eficaz para voltear el bloque por- que rebota al chocar. La bala de goma sufre mayor cambio de cantidad de mo- vimiento y en consecuencia, imparte más impulso o “em- pujón” al bloque. ¿Cuál bala provoca mayores daños?
FIGURA 7.20
El autor imparte energía cinética y cantidad de movimiento al marro, que pega con el bloque que descansa sobre su colega Paul Robinson, profesor de física, quien valientemente está como un emparedado entre camas de clavos. Paul no sufre lesio- nes. ¿Por qué? Aparte de que los fragmentos de concreto salen despedidos, la cantidad de movimiento íntegra del marro es entregada a Paul en el impacto, y a continuación a la cama y al terreno que la soporta. Pero la cantidad de movimiento sólo proporciona el empujón; la energía es la que daña. La mayoría de la energía cinética nunca le llega porque se gasta en romper el bloque, y como energía térmica. La energía sobrante se distribuye en los más de 200 clavos que tocan a su cuerpo. La fuerza de impulsión por clavo no es suficiente para perforar la piel.
La bala de metal penetra
por su velocidad es igual que el tuyo, te detendrás en el lugar. El poder de para- da es una cosa; pero ¿y los daños? Todo jugador sabe que duele más ser deteni- do por un corredor ligero y veloz que por un defensa pesado y lento. ¿Por qué? Porque un corredor ligero que se mueva con la misma cantidad de movimiento tiene más energía cinética. Si tiene la misma cantidad de movimiento que un jugador pesado, pero tiene la mitad de la masa, tiene el doble de velocidad. Con el doble de velocidad y la mitad de la masa, el jugador ligero tiene el doble de energía cinética que la del jugador pesado.7Y efectúa el doble de trabajo conti- go, tiende a magullarte en doble cantidad y, en general, te daña lo doble. ¡Cuídate de los jugadores pequeños que sean veloces!