¿Cuál es el momento entre un objeto ligero y uno pesado en movimiento cuando la fuerza aplicada es igual?

Me preguntaba, si se usa una cierta cantidad de fuerza para empujar un objeto muy liviano (como una pelota de ping pong) y una cantidad idéntica de fuerza para empujar un objeto muy pesado (como una pelota de acero), ¿por qué parece requiere mucha menos fuerza para detener la pelota de ping pong que la que se necesita para detener la pelota de acero una vez que han comenzado a moverse?

Según mis estudios, la diferencia parece estar relacionada con que el impulso es muy diferente entre los 2 objetos, pero hasta ahora mi comprensión parece sugerir que su impulso debería ser similar. Dado que el objeto liviano debe moverse muy rápido y el objeto pesado debe moverse lentamente, ¿no deberían sus velocidades equilibrar su cantidad de movimiento en la ecuación de cantidad de movimiento de cantidad de movimiento = masa * velocidad?

¡Muchas gracias por leer mi pregunta y por tu comprensión!

Respuestas (2)

Tus estudios son correctos, los impulsos deberían ser similares. Sin embargo, el problema que le está dando problemas (y le da problemas a muchas personas) es que los humanos son muy malos para estimar las fuerzas que usan para empujar las cosas.

Considere el ejemplo de una pelota de ping pong (2,7 g) y una pelota de acero del mismo diámetro (225 g). Digamos que empujas la bola de acero con la fuerza suficiente para alcanzar los 10 m/s. (Elegido porque resulta ser una velocidad razonable para un servicio de pelota de ping pong). Descubrirás que si empujas la pelota de ping pong con la misma fuerza durante el mismo tiempo, ¡la pelota de ping pong tendría que ir a 833 m/s! ¡¡Eso es más de Mach 2!! ¡Diría cómodamente que detener una pelota de ping pong que viene hacia mí en Mach 2 será bastante difícil!

Entonces, ¿qué da?

  • Si lanzamos una pelota, no solo aceleramos la pelota. Tenemos que acelerar la mano y el brazo lanzando la pelota. En el caso de la pelota de ping pong, esta mano y brazo son mucho más grandes que la pelota de ping pong, por lo que se necesita mucha fuerza/energía para acelerarlos. Se necesita la misma cantidad de energía para acelerar la mano y el brazo cuando se lanza una bola de acero, pero una porción mayor de esa fuerza/energía va hacia la bola.
  • Fricción del aire. Las pelotas de ping pong se ralentizan rápidamente. Esto siempre es cierto, pero especialmente si la pelota de ping pong ha roto la barrera del sonido ;-)
  • Nuestra intuición sobre la fuerza suele ser horrible. Hay una razón por la que nos tomó hasta la década de 1600 desarrollar las matemáticas detrás de las fuerzas y las aceleraciones. Resulta que comprender la fuerza correctamente no es tan importante para usar el cuerpo humano para lo que es mejor. El cuerpo humano opera de formas muy no lineales que nos han llevado 400 años más desde que Issac Newton y Gottfried Leibniz nos dieron las matemáticas detrás de la física moderna. Todavía lo estamos averiguando. No es de extrañar, tu intuición es muy buena para lo que hace el cuerpo humano, pero no muy buena para lo que la física llama fuerzas.
¡Muchas gracias por tu increíble respuesta! ¡Tus ejemplos y descripciones fueron increíblemente útiles! ¡Me preguntaba si podría plantear una situación similar que me ha estado desconcertando!
Claro, aunque si es lo suficientemente diferente de la pregunta que acaba de hacer, puede ser mejor hacer una segunda pregunta y poner un enlace aquí para que pueda encontrarla. (Stack Exchange se beneficia enormemente al hacer que las preguntas y respuestas se puedan buscar)
Hola Cort, gracias de nuevo por la respuesta! Aquí está la otra pregunta: physics.stackexchange.com/q/302390/140863

Si empujas 2 objetos desde el reposo con la misma cantidad de fuerza durante la misma cantidad de tiempo, adquieren la misma cantidad de impulso. Esta es la segunda ley de Newton: fuerza x tiempo = cambio de momento.

Asimismo, llevará la misma cantidad de tiempo detener los 2 objetos si son frenados por la misma fuerza.