Objetivos
Terminada la lección los estudiantes podrán:
- Definir lo que es un proyectil.
- Explicar los conceptos relacionados al movimiento en forma de proyectil.
- Explicar la balísitca en Física.
- Describir aspectos importantes del estudio de los proyectiles y balística en Física.
Proyectil, Balística y Física
Un proyectil es cualquier objeto que es lanzado al espacio por la acción de una fuerza. Una vez lanzado, su movimiento queda sujeto únicamente a las fuerzas externas que actúan sobre él, como la gravedad. Una vez aplicamos una fuerza el objeto adquiere la energía cinética que se va convirtiendo a energía potencial cuando llega al punto más alto. Luego transfuere la energía potenciál a cinética.
Un proyectil
En física, un proyectil es cualquier objeto lanzado al espacio que se mueve bajo la única influencia de la gravedad. La trayectoria de un proyectil se conoce como trayectoria balística. Ejemplos comunes de proyectiles son una pelota lanzada, una bala disparada por un arma de fuego, un cohete (una vez que se agota su combustible) o una gota de agua que cae.
Balística
La balística es la ciencia que estudia el movimiento de los proyectiles, desde su lanzamiento hasta su impacto. Se divide en varias ramas:
- Balística interior: Estudia los procesos que ocurren dentro del arma durante el disparo, como la ignición del propelente y la aceleración del proyectil dentro del cañón.
- La Balística exterior: Estudia el movimiento del proyectil en el aire, incluyendo la influencia de la gravedad, la resistencia del aire y el viento.
- Balística terminal: Estudia los efectos del proyectil al impactar con un objetivo.
Importancia de la cámara lenta en el estudio de proyectiles y balística:
La fotografía y video en cámara lenta son herramientas cruciales en el estudio de proyectiles y balística porque permiten:
- Visualizar fenómenos que ocurren a gran velocidad: El ojo humano no puede percibir detalles del movimiento de un proyectil a velocidades típicas. La cámara lenta permite “ralentizar” la acción y observar con detalle lo que sucede.
- Analizar la trayectoria del proyectil: Se puede observar la forma de la trayectoria, la influencia de la gravedad y la resistencia del aire.
- Estudiar la deformación del proyectil al impacto: Se puede observar cómo se deforma un proyectil al impactar con diferentes materiales, lo que proporciona información sobre su composición y la fuerza del impacto.
- Comprender la interacción del proyectil con el aire: Se pueden observar las ondas de choque y otros efectos aerodinámicos.
- Validar modelos teóricos: Las observaciones en cámara lenta se pueden comparar con modelos matemáticos y simulaciones por computadora para verificar su precisión.
Conceptos de física involucrados:
El estudio de proyectiles y balística involucra varios conceptos importantes de la física:
- Cinemática: Describe el movimiento del proyectil, incluyendo su posición, velocidad y aceleración en función del tiempo.
- Dinámica: Explica las causas del movimiento, incluyendo la fuerza de la gravedad, la resistencia del aire y la fuerza de propulsión.
- Leyes de Newton: Las leyes de Newton del movimiento son fundamentales para entender el comportamiento de los proyectiles. La primera ley (inercia), la segunda ley (F=ma) y la tercera ley (acción y reacción) se aplican directamente al movimiento de proyectiles.
- Gravedad: La fuerza de gravedad es la principal fuerza que actúa sobre un proyectil después de su lanzamiento, causando su trayectoria parabólica.
- Resistencia del aire: La resistencia del aire es una fuerza que se opone al movimiento del proyectil y depende de su forma, tamaño y velocidad, así como de la densidad del aire.
- Energía: Se estudian las transformaciones de energía cinética y potencial durante el vuelo del proyectil.
- Momento lineal (o cantidad de movimiento): Se utiliza para analizar las colisiones entre proyectiles y objetivos.
Ejemplos de aplicaciones:
- Balística forense: Se utiliza para analizar escenas del crimen que involucran armas de fuego, determinando la trayectoria de las balas, el tipo de arma utilizada y la distancia del disparo.
- Diseño de armas de fuego y municiones: Se utiliza para optimizar el rendimiento de las armas y municiones, mejorando su precisión, alcance y poder de detención.
- Deportes de tiro: Se utiliza para mejorar la técnica de tiro y el diseño de blancos.
- Ingeniería aeroespacial: Se utiliza para diseñar cohetes, misiles y satélites.
En resumen, el estudio de proyectiles y balística, con el apoyo de la fotografía y video en cámara lenta, es una herramienta poderosa para comprender y aplicar conceptos fundamentales de la física. Permite visualizar y analizar fenómenos complejos que ocurren a alta velocidad, proporcionando información valiosa para diversas aplicaciones científicas y tecnológicas.
Presentaciones
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Discusión del Laboratorio proyectiles
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Movimento de proyectil – El repaso
Repaso del movimiento de proyectiles from Elba Sepúlveda
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- Conceptos de Física: Hyperphysics
- Tutorial de Física en Inglés: Physics Classroom
Simulaciones
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Proyectil en tiro oblicuo
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