Momento lineal (también llamado cantidad de movimiento o momento de traslación) se define, en mecánica clásica, como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad:
p = m v {\diseño de la pantalla \mathbf {p} =m\mathbf {v} } 
En esta expresión, p es el momento (un vector), m es la masa del cuerpo y v es la velocidad. El vector momento apunta en la misma dirección que la velocidad y su magnitud es m·v.
Precisión terminológica: en física conviene distinguir entre momento (cantidad de movimiento) y impulso. El impulso es la variación del momento debida a una fuerza aplicada durante un intervalo de tiempo y se define como
I = ∫ F dt = Δp.
Es decir, el impulso mide el efecto de una fuerza (o de varias fuerzas) durante un tiempo y equivale al cambio del vector momento.
Para ilustrar la diferencia entre masa y velocidad en la contribución al momento, pueden considerarse estos ejemplos:
- una bola de bolos (masa grande) que se mueve muy lentamente (baja velocidad) puede tener el mismo impulso que una bola de béisbol (masa pequeña) que se lanza rápidamente (alta velocidad).
- Una bala es otro ejemplo en el que el impulso es muy-muy alto, debido a la extraordinaria velocidad.
- Otro ejemplo en el que las velocidades muy bajas provocan un mayor impulso es el empuje del subcontinente indio hacia el resto de Asia, causando graves daños, como terremotos en la zona del Himalaya. En este ejemplo, el subcontinente se mueve tan lentamente como unos pocos centímetros por año, pero la masa del subcontinente indio es muy alta.
El momento es una magnitud vectorial: tiene dirección y magnitud. Sus unidades en el Sistema Internacional son kg·m/s (kilogramo metro por segundo), equivalentes a N·s (newton segundo).
Conservación del momento
El momento lineal total de un sistema aislado (es decir, sobre el que no actúan fuerzas externas netas) se conserva. Matemáticamente, para un sistema de partículas:
Σ p_i, inicial = Σ p_i, final
Esta ley de conservación es consecuencia directa de la segunda ley de Newton escrita en forma vectorial: F_net = dp/dt. Si la fuerza externa neta es cero, dp_total/dt = 0 y por tanto el momento total permanece constante en el tiempo.
Aplicaciones y ejemplos prácticos
- En colisiones: el momento total antes y después de la colisión se conserva siempre, tanto en colisiones elásticas (donde además se conserva la energía cinética) como en colisiones inelásticas (donde parte de la energía cinética se transforma en otras formas). Por eso, analizando la conservación del momento se pueden calcular velocidades tras el choque.
- En sistemas de masa variable (por ejemplo, cohetes que expulsan masa), la conservación del momento se aplica considerando las variaciones de masa y velocidad del sistema combinado; de ahí se deriva la ecuación del cohete.
- En seguridad: dispositivos como airbags y zonas de deformación en automóviles aumentan el tiempo de aplicación de la fuerza durante una colisión, reduciendo así la fuerza máxima sobre los ocupantes al mantener el mismo cambio de momento (impulso).
Notas adicionales
- En la mecánica relativista la expresión clásica p = m v se reemplaza por p = γ m v, donde γ = 1/√(1 − v²/c²) es el factor de Lorentz y c la velocidad de la luz; esto refleja que a velocidades cercanas a c la relación entre velocidad y momento cambia.
- La relación entre fuerza e impulso (teorema impulso-momento) es muy útil en problemas prácticos: Δp = ∫ F dt. Esta fórmula permite calcular cambios de velocidad cuando se conoce la fuerza aplicada durante un cierto tiempo.
Resumen: el momento lineal p = m v es una magnitud vectorial fundamental que mide "cuánto movimiento" tiene un cuerpo. Su conservación en sistemas sin fuerzas externas es una herramienta clave para resolver problemas de dinámica, especialmente colisiones y movimientos complejos.
