Fsica 1
2 PRELIMINARES
COLEGIO DE BACHILLERESDEL ESTADO DE SONORA
Director GeneralProfr. Julio Alfonso Martnez Romero
Director AcadmicoDr. Manuel Valenzuela Valenzuela
Director de Administracin y FinanzasC.P. Jess Urbano Limn Tapia
Director de PlaneacinIng. Ral Leonel Durazo Amaya
FSICA 1Mdulo de Aprendizaje.Copyright , 2010 por Colegio de Bachilleresdel Estado de Sonoratodos los derechos reservados.Quinta edicin 2014. Impreso en Mxico.
DIRECCIN ACADMICADepartamento de Innovacin y Desarrollo de la Prctica DocenteBlvd. Agustn de Vildsola, Sector SurHermosillo, Sonora. Mxico. C.P. 83280
COmISIN ELABORADORA:
Elaborador: Alfonso Bernardo Harita
Coelaboradores:Edgardo Valenzuela PeraltaKarina Flores MendozaJos Carlos Enrquez RangelRamn Marcos Peralta Velarde
Revisin Disciplinaria:Luis Alfonso Yez Mungua
Correccin de Estilo:Francisco Castillo Blanco
Supervisin Acadmica: Vanesa Guadalupe Angulo Bentez
Diseo:Joaqun Rivas SamaniegoMara Jess Jimnez Duarte
Edicin:Bernardino Huerta Valdez
Coordinacin Tcnica:Rubisela Morales Gispert
Coordinacin General:Dr. Manuel Valenzuela Valenzuela
Esta publicacin se termin de imprimir durante el mes de junio de 2014.Diseada en Direccin Acadmica del Colegio de Bachilleres del Estado de SonoraBlvd. Agustn de Vildsola; Sector Sur. Hermosillo, Sonora, MxicoLa edicin consta de 11,350 ejemplares.
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DATOS DEL ALUMNO
Nombre: _______________________________________________________________
Plantel: __________________________________________________________________
Grupo: _________________ Turno: _____________ Telfono:___________________
E-mail: _________________________________________________________________
Domicilio: ______________________________________________________________
_______________________________________________________________________
COmPONENTE:FORmACIN BSICA
CAmPO DE CONOCImIENTO:
CIENCIAS EXPERImENTALES
HORAS SEmANALES:05
CRDITOS:10
Ubicacin Curricular
Emprender este nuevo reto educativo que se encuentra ante ti, es una oportunidad virtuosa para tu formacin como ser humano comprometido con su entorno, para construir tu proyecto de vida con bases acadmicas slidas y una visin que ample tus horizontes.
Como joven adolescente y miembro activo de esta sociedad que se transforma, vives la bsqueda de trascender y ser reconocido por tus logros, y para ello el Colegio de Bachilleres ser tu mejor aliado, ofrecindote no slo la atencin cercana de nuestros docentes y personal administrativo, sino tambin, la infraestructura necesaria para de-sarrollar tus talentos y habilidades.
Tu decisin de ser parte de una institucin de educacin media superior que forma campeones en las diversas ramas de conocimiento, el arte, la cultura y el deporte, es un gran mrito y te felicito por pertenecer a esta preparatoria lder en el Estado de Sonora.
Te invito a que te apliques con entusiasmo y verdadero compromiso en esta etapa fundamental en tu formacin, en donde se requiere del esfuerzo de todos: tu familia, tus maestros y el tuyo propio, para construir el Sonora Educado que no merecemos y que podemos juntos hacer posible.
El Colegio de Bachilleres tiene especial inters en ofrecerle los medios necesarios para formarte como un estudiante ntegro y competente. Nos interesa proveerte de herra-mientas tiles, ya que la educacin no slo es acumular conocimiento, sino tambin implica prepararte para la interaccin humana y social.
La prctica de los valores humanos, el uso de las nuevas tecnologas y tu insercin en la multidisciplinariedad, sern ambiente propicio para construir en ti, un estudiante competitivo, con mltiples habilidades y destrezas personales, preparado para enfren-tar los desafos de la gran transformacin que vive nuestro Estado.
Te exhorto a aprovechar al mximo esta gran oportunidad que tienes de sumarte a los jvenes mexicanos que se preparan para asumir otras responsabilidades futuras, orientadas a tu preparacin profesional y que, con entusiasmo y empeo, culmines este ciclo visualizndote triunfador y exitoso.
Joven estudiante del COBACH:
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Presentacin .......................................................................................................................................................7Mapa de asignatura ............................................................................................................................................8
BLOQUE 1: RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA. ..................................... 9Secuencia Didctica 1: Introduccin al estudio de la Fsica ............................................................................ 10 Introduccin al conocimiento de la Fsica ............................................................................................... 11 Historia de la Fsica ................................................................................................................................... 12 Ramas de la Fsica .................................................................................................................................... 13 La Fsica y su impacto en la ciencia y la tecnologa ................................................................................. 14 La Fsica y el mtodo cientfico ................................................................................................................. 19Secuencia Didctica 2: Magnitudes fsicas y unidades de medida ................................................................. 28 La necesidad de medir ............................................................................................................................. 29 Sistemas de unidades .............................................................................................................................. 30 Sistema Internacional de Unidades (S.I.) ................................................................................................. 32 Notacin Cientfica .................................................................................................................................... 35 Mltiplos y submltiplos ............................................................................................................................ 39 Conversiones de unidades ....................................................................................................................... 41Secuencia Didctica 3: Medicin de magnitudes con mtodos directos e indirectos .................................... 52 Mediciones directas e indirectas .............................................................................................................. 53 Instrumentos de medicin ........................................................................................................................ 55 Exactitud y precisin ................................................................................................................................. 57 Incertidumbre en la medida ...................................................................................................................... 57 Errores en las mediciones ........................................................................................................................ 59 Causas de los Errores ............................................................................................................................... 59 Tipos de Errores ........................................................................................................................................ 59 Errores en las medidas directas ............................................................................................................... 59 Cifras significativas ................................................................................................................................... 61 Redondeo de cifras ................................................................................................................................... 62 Operaciones con cifras significativas ....................................................................................................... 63Secuencia Didctica 4: Vectores ...................................................................................................................... 71 Magnitud fsica .......................................................................................................................................... 72 Cantidades escalares ............................................................................................................................... 72 Cantidades vectoriales.............................................................................................................................. 72 Caractersticas de los vectores ................................................................................................................. 72 Tipos de vectores ...................................................................................................................................... 77
Operaciones con vectores ........................................................................................................................ 79
BLOQUE 2: IDENTIFICAS LAS DIFERENCIAS ENTRE DISTINTOS TIPOS DE mOVImIENTOS. ....... 87Secuencia Didctica 1: Movimiento una dimensin: Conceptos bsicos y MRU ........................................... 88 Movimiento ................................................................................................................................................ 89 Sistemas de referencia ............................................................................................................................. 90 Caractersticas generales del movimiento en una dimensin .................................................................. 91 Distancia y desplazamiento ...................................................................................................................... 91 Rapidez media .......................................................................................................................................... 94 Rapidez instantnea ................................................................................................................................. 94 Velocidad media ....................................................................................................................................... 98 Secuencia Didctica 2: Movimiento acelerado: MRUA, cada libre y tiro vertical .......................................... 112 Aceleracin media .................................................................................................................................. 113 Movimiento Rectilneo Uniformemente Acelerado .................................................................................. 115 Grficas de MRUA .................................................................................................................................. 117 Cada libre y tiro vertical .......................................................................................................................... 123
ndice
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Secuencia Didctica 3: Movimiento en dos dimensiones: Tiro parablico y MCU ....................................... 135 Caractersticas generales del movimiento en dos dimensiones ............................................................ 136 Movimiento Circular Uniforme (M.C.U.) .................................................................................................. 143 Distancia Angular .................................................................................................................................... 144 Frecuencia y perodo .............................................................................................................................. 147 Aceleracin centrpeta en M.C.U ............................................................................................................ 147
BLOQUE 3: COmPRENDES EL mOVImIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES NEWTON ...... 159Secuencia Didctica 1: Operaciones con vectores ........................................................................................ 160 Suma de vectores por el mtodo grfico ............................................................................................... 161 Mtodo del tringulo ............................................................................................................................... 161 Mtodo del paralelogramo ...................................................................................................................... 162 Mtodo del polgono ............................................................................................................................... 163 Vectores unitarios .................................................................................................................................... 168Secuencia Didctica 1: Leyes de Newton ...................................................................................................... 174 Antecedentes histricos .......................................................................................................................... 175 Leyes de Newton .................................................................................................................................... 178 Fuerzas fundamentales ........................................................................................................................... 178 Primera ley de Newton ............................................................................................................................ 179 Masa ........................................................................................................................................................ 180 Segunda ley del movimiento de Newton ................................................................................................ 183 Tercera ley del movimiento de Newton ................................................................................................... 187 Fuerza de accin y fuerzas de reaccin en situaciones cotidianas ....................................................... 188 Descomposicin de fuerzas ................................................................................................................... 189Secuencia Didctica 2: Peso y friccin: dos fuerzas cotidianas .................................................................... 194 Peso ........................................................................................................................................................ 195 Instrumentos para medir el peso ............................................................................................................ 196 Fuerza normal ......................................................................................................................................... 198 Fuerzas de friccin .................................................................................................................................. 198Secuencia Didctica 3: Aplicaciones de las leyes de Newton ....................................................................... 203 Sin tomar en cuenta la fuerza de friccin ............................................................................................... 204 Tomando en cuenta la fuerza de friccin ................................................................................................ 210Secuencia Didctica 4: Ley de gravitacin universal ..................................................................................... 222 Antecedentes histricos .......................................................................................................................... 223 Leyes de Kepler ...................................................................................................................................... 224 Segunda Ley de Kepler........................................................................................................................... 225 Tercera ley de Kepler ............................................................................................................................... 226 Cmo entran los satlites en rbita? .................................................................................................... 226 Ley de gravitacin universal .................................................................................................................... 229 Determinacin del valor de la aceleracin de la gravedad .................................................................... 231
BLOQUE 4: RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA ............................................................ 237Secuencia Didctica 1: Trabajo y Potencia mecnica .................................................................................... 238 Trabajo y Potencia mecnica .................................................................................................................. 239 Trabajo mecnico .................................................................................................................................... 239 Trabajo positivo y negativo...................................................................................................................... 240 Potencia mecnica .................................................................................................................................. 243Secuencia Didctica 2: Energa mecnica Potencial y Cintica .................................................................... 252 Energa .................................................................................................................................................... 253 Energa Mecnica ................................................................................................................................... 253 Energa Cintica ...................................................................................................................................... 254 Energa Potencial .................................................................................................................................... 256 Ley de la conservacin de la Energa Mecnica .................................................................................... 258
Bibliografa ...................................................................................................................................................... 269
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Una competencia es la integracin de habilidades, conocimientos y actitudes en un contexto especfico.
El enfoque en competencias considera que los conocimientos por s mismos no son lo ms importante, sino el uso que se hace de ellos en situaciones especficas de la vida personal, social y profesional. De este modo, las competencias requieren una base slida de conocimientos y ciertas habilidades, los cuales se integran para un mismo propsito en un determinado contexto.
El presente Mdulo de Aprendizaje de la asignatura Fsica 1, es una herramienta de suma importancia, que propiciar tu desarrollo como persona visionaria, competente e innovadora, caractersticas que se establecen en los objetivos de la Reforma Integral de Educacin Media Superior que actualmente se est implementando a nivel nacional.
El Mdulo de aprendizaje es uno de los apoyos didcticos que el Colegio de Bachilleres te ofrece con la intencin de estar acorde a los nuevos tiempos, a las nuevas polticas educativas, adems de lo que demandan los escenarios local, nacional e internacional; el mdulo se encuentra organizado a travs de bloques de aprendizaje y secuencias didcticas. Una secuencia didctica es un conjunto de actividades, organizadas en tres momentos: Inicio, desarrollo y cierre. En el inicio desarrollars actividades que te permitirn identificar y recuperar las experiencias, los saberes, las preconcepciones y los conocimientos que ya has adquirido a travs de tu formacin, mismos que te ayudarn a abordar con facilidad el tema que se presenta en el desarrollo, donde realizars actividades que introducen nuevos conocimientos dndote la oportunidad de contextualizarlos en situaciones de la vida cotidiana, con la finalidad de que tu aprendizaje sea significativo.
Posteriormente se encuentra el momento de cierre de la secuencia didctica, donde integrars todos los saberes que realizaste en las actividades de inicio y desarrollo.
En todas las actividades de los tres momentos se consideran los saberes conceptuales, procedimentales y actitudinales. De acuerdo a las caractersticas y del propsito de las actividades, stas se desarrollan de forma individual, binas o equipos.
Para el desarrollo del trabajo debers utilizar diversos recursos, desde material bibliogrfico, videos, investigacin de campo, etc.
La retroalimentacin de tus conocimientos es de suma importancia, de ah que se te invita a participar de forma activa, de esta forma aclarars dudas o bien fortalecers lo aprendido; adems en este momento, el docente podr tener una visin general del logro de los aprendizajes del grupo.
Recuerda que la evaluacin en el enfoque en competencias es un proceso continuo, que permite recabar evidencias a travs de tu trabajo, donde se tomarn en cuenta los tres saberes: el conceptual, procedimental y actitudinal con el propsito de que apoyado por tu maestro mejores el aprendizaje. Es necesario que realices la autoevaluacin, este ejercicio permite que valores tu actuacin y reconozcas tus posibilidades, limitaciones y cambios necesarios para mejorar tu aprendizaje.
As tambin, es recomendable la coevaluacin, proceso donde de manera conjunta valoran su actuacin, con la finalidad de fomentar la participacin, reflexin y crtica ante situaciones de sus aprendizajes, promoviendo las actitudes de responsabilidad e integracin del grupo.
Nuestra sociedad necesita individuos a nivel medio superior con conocimientos, habilidades, actitudes y valores, que les permitan integrarse y desarrollarse de manera satisfactoria en el mundo social, profesional y laboral. Para que contribuyas en ello, es indispensable que asumas una nueva visin y actitud en cuanto a tu rol, es decir, de ser receptor de contenidos, ahora construirs tu propio conocimiento a travs de la problematizacin y contextualizacin de los mismos, situacin que te permitir: Aprender a conocer, aprender a hacer, aprender a ser y aprender a vivir juntos.
Presentacin
8 PRELIMINARES
9PRELIMINARES
Competencias a desarrollar:
Establece la interrelacin entre la ciencia, la tecnologa, la sociedad y el ambiente en contextos histricos y sociales especficos.
Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnologa en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones ticas.
Identifica problemas, formula preguntas de carcter cientfico y plantea las hiptesis necesarias para responderlas.
Obtiene, registra y sistematiza la informacin para responder a preguntas de carcter cientfico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.
Contrasta los resultados obtenidos en una investigacin o experimento con hiptesis previas y comunica sus conclusiones en equipos diversos, respetando la diversidad de valores, ideas y prcticas sociales.
Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenmenos naturales a partir de evidencias cientficas.
Hace explcitas las nociones cientficas que sustentan los procesos para la solucin de problemas cotidianos.
Explica el funcionamiento de mquinas de uso comn a partir de nociones cientficas.
Disea modelos o prototipos para resolver problemas locales, satisfacer necesidades o demostrar principios cientficos.
Relaciona las expresiones simblicas de un fenmeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos cientficos.
Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio fsico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental dentro de su regin y/o comunidad.
Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de accin con pasos especficos.
Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva.
Dialoga y aprende de personas con distintos puntos de vista y tradiciones culturales mediante la ubicacin de sus propias circunstancias en un contexto ms amplio.
Asume que el respeto de las diferencias es el principio de integracin y convivencia en los contextos local, nacional e internacional.
Desempeos del estudiante al concluir el bloque:
Identificas la importancia de los mtodos de investigacin y su relevancia en el desarrollo de la ciencia como la solucin de problemas cotidianos.
Reconoces y comprendes el uso de las magnitudes fsicas y su medicin como herramientas de uso en la actividad cientfica de tu entorno.
Interpretas el uso de la notacin cientfica y de los prefijos como una herramienta de uso que te permita representar nmeros enteros y decimales.
Identificas las caractersticas y propiedades de los vectores que te permitan su manejo y aplicacin en problemas cotidianos.
Objetos de aprendizaje:
Mtodo cientfico. Magnitudes fsicas y su medicin. Notacin cientfica. Instrumentos de medicin. Vectores.
Tiempo asignado: 20 horas
BLOQUE 1Reconoces el lenguaje tcnico bsico de la fsica
10 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
Secuencia didctica 1.Introduccin al estudio de la Fsica.
Inicio
Actividad: 1 Evaluacin diagnstica
En forma individual, responde las siguientes preguntas.
1. Qu objetos encuentras en tu casa que no existan en casa de tus padres cuando eran nios o que actualmente son muy distintos?
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2. Cmo crees que se llev a cabo el desarrollo, evolucin o invencin de dichos objetos?
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3. Observa a travs de una ventana hacia afuera durante unos dos minutos. Qu cambios se presentaron en ese tiempo?
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4. Cmo puedes a travs de cantidades fsicas cuantificar los cambios que observaste?
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_________________________________________________________________________________________________________
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5. Cmo tus respuestas anteriores se relacionan con la Fsica?_________________________________________________________________________________________________________
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_________________________________________________________________________________________________________
11BLOQUE 1
Desarrollo
12 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
13BLOQUE 1
14 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
15BLOQUE 1
16 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
17BLOQUE 1
18 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
19BLOQUE 1
20 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
21BLOQUE 1
22 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
23BLOQUE 1
24 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
25BLOQUE 1
26 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
27BLOQUE 1
28 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
29BLOQUE 1
30 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
(__)ms
ms2
(__) kgms2(
____) kgm2
s3(____)
31BLOQUE 1
32 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
33BLOQUE 1
34 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
35BLOQUE 1
36 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
37BLOQUE 1
38 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
39BLOQUE 1
40 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
41BLOQUE 1
42 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
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44 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
45BLOQUE 1
46 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
47BLOQUE 1
48 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
49BLOQUE 1
1.9 X 109
50 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
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52 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
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54 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
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56 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
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58 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
59BLOQUE 1
60 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
Ep = Er X 100
Eam
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precisin del instrumento2
62 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
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Para multiplicar y dividir, el resultado se redondea al menor nmero de cifras significativas.
64 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
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68 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
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70 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
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72 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
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74 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
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76 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
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78 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
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80 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
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82 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
A
83BLOQUE 1
M M
M
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86 RECONOCES EL LENGUAJE TCNICO BSICO DE LA FSICA
87PRELIMINARES
BLOQUE 2Identificas diferencias entre distintos tipos de movimientos
88 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
89BLOQUE 2
Movimiento.
El chita es el felino terrestre ms rpido ya que pude mantener su velocidad mxima por 200 metros y de una sola zancada pude alcanzar los 8 m.
La velocidad del chita es de hasta 115 km/h. La sensacin de movimiento es tan marcada en esta imagen, que casi podemos sentir el paso del aire.
Sin embargo, tal sensacin de movimiento es una ilusin. El movimiento se da en el tiempo, pero la foto tan slo puede congelar un instante. Veremos que, sin la dimensin del tiempo, prcticamente es imposible describir el movimiento. La descripcin del movimiento implica un mundo dinmico.
90 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
91BLOQUE 2
92 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
De esta manera, el desplazamiento lo podemos expresar: , donde la letra griega delta (), indica diferencia entre dos cantidades.
93BLOQUE 2
94 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
95BLOQUE 2
En equipos de tres integrantes, resuelve los siguientes problemas y comenten los resultados en forma grupal. (Tomado de Slisko, J. El Gimnasio de la mente. Pearson Educacin. Mxico 2009)
1. Movimiento de una pila sobre una mesa
Objetivo: Producir un movimiento y averiguar si ste ocurre a rapidez constante.Material: Regla, pila, cronmetro, monedas, hilo.
Instrucciones: Marca sobre una mesa lisa, a partir del extremo de una regla inclinada, tres tramos de 30 centmetros (ver figura)
1. Dejar rodar la pila sobre la regla inclinada desde una cierta altura.
2. Activa el cronmetro cuando la pila comience a moverse sobre la mesa y mide el tiempo que necesita para recorrer 30 cm.
Repita la medicin del tiempo tres veces y calcula el valor medio para cada tiempo (suma los tres tiempos y divide la suma entre 3).
3. Repite las mediciones del tiempo para los tramos de 60 cm y 90 cm.
La magnitud de la rapidez se obtiene al dividir la longitud del tramo entre el valor medio del tiempo correspondiente. Anota los valores en la siguiente tabla:
Se puede considerar el movimiento de la pila sobre la mesa como un movimiento de rapidez constante?
Describe detalladamente el razonamiento que respalda la respuesta a la que lleg tu equipo.
2. Las rapideces medias en las carreras de atletismo
Objetivo: Predecir la relacin entre las rapideces medias de tres carreras de atletismo (100m, 200m y 400m) y comparar la prediccin con los datos reales.
Las carreras atlticas de 100m, 200m y 400m (ver figura) causan muchas emocin en los aficionados al atletismo, los cuales, a menudo, conocen todas las marcas mundiales.
Tramo Tiempo 1 Tiempo 2 Tiempo 3 Promedio de tiempo Rapidez
0.30 cm
0.60 cm
0.90 cm
96 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
Veamos ahora esas carreras desde el punto de vista de la rapidez media.
Segn tu opinin, cul es la relacin correcta entre las rapideces medias en las carreras de 100m, 200m y 400m?
a) Todas las rapideces medias son iguales.b) La rapidez media en 100 m es la mayor y en 400 m, la menor.c) La rapidez media en 200 m es la mayor y en 100 m, la menor.d) La rapidez media en 200 m es la mayor y en 400 m, la menor.e) La rapidez media en 400 m es la mayor y en 100m, la menor.
Describe, tan precisamente como te sea posible, el razonamiento que respalda tu seleccin:
_______________________________________________________________________________________________
En qu difiere tu seleccin de los dems miembros de tu grupo?
_______________________________________________________________________________________________ Los records mundiales para las carreras de 100 m, 200 m y 400 m estn dados en la siguiente tabla:
Con base en esta informacin completa la siguiente tabla:
Cules datos confirman tu prediccin?
_______________________________________________________________________________________________
Cules datos contradicen tu prediccin?
_______________________________________________________________________________________________
Cmo explicas esa contradiccin?
_______________________________________________________________________________________________
Carrera Tiempo record para mujeresTiempo record para
hombres
100 m 10.49 s 9.74 s
200 m 21.34 s 19.32 s
400 m 47.60 s 43.18 s
Carrera Rapidez media para mujeresRapidez media para
hombres
100 m
200 m
400 m
97BLOQUE 2
Velocidad media ( ).Es el cociente del desplazamiento x de la partcula entre el intervalo de tiempo total t. A diferencia de la rapidez, la velocidad es un vector, se expresa en m/s, ft/s, etctera y una direccin. En el sistema de coordenadas, el signo del desplazamiento establece la direccin de la velocidad.
x es el desplazamiento, como ya vimos, pero t = tf -ti es el tiempo trascurrido, que a veces ponemos simplemente como t. Por ejemplo, si el tiempo de salida es la una de la tarde y el tiempo de llegada son las cuatro de la tarde, entonces t = tf -ti = 4 h 1 h = 3 h. Es decir, el tiempo transcurrido es t = 3 h.
Si despejamos la ecuacin para posicin final queda , donde vt es el incremento o decremento del desplazamiento segn sea el signo de la velocidad media.
En la descripcin del movimiento la velocidad da informacin referente a la rapidez y direccin del movimiento del objeto. Si la trayectoria es en lnea recta y la direccin no cambia, la rapidez y la velocidad son iguales, pero si se invierte la direccin, la velocidad se considera negativa.
Si al describir el movimiento de un objeto se establece su posicin inicial y final, entonces se sabe hacia qu direccin se mueve, esto es, su desplazamiento. Sin embargo, cuando realizamos un viaje de una ciudad A a una ciudad B, la mayora de la veces el trayecto tiene tramos curvos (cambios de direccin), tramos rectos, casetas de cobro (velocidad cero), etc. Todo esto ocasiona que hagamos el recorrido con diferentes velocidades. Pero en la velocidad media de todo el recorrido, se considera nicamente la diferencia de la posicin inicial y la posicin final, el desplazamiento A B, dividido por el intervalo de tiempo que dura el recorrido.
Al igual que la rapidez, en un momento de tiempo determinado obtenemos la velocidad instantnea (v), la cual nos indica la rapidez y direccin del movimiento del objeto en un instante dado.
La velocidad instantnea se define matemticamente as:
Esta expresin se lee como la velocidad instantnea es igual al lmite de x / t cuando t se aproxima a cero. El intervalo de tiempo nunca llega a cero (por qu?); pero se aproxima a cero. Tcnicamente la velocidad instantnea an es una velocidad media; sin embargo, un tan pequeo es bsicamente un promedio en un instante de tiempo y, por ello, la llamamos velocidad instantnea.
Ejemplo:
Una camioneta se encuentra en el kilmetro 70 de una carretera recta y plana al inicio de la observacin; media hora despus, se encuentra en el kilmetro 20.
a) Cul es su velocidad promedio?
b) Si transcurren 42 minutos desde el inicio de la observacin, cul es su posicin en km?
Razonamiento: La velocidad promedio y la posicin se obtienen de la ecuacin.
98 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
99BLOQUE 2
100 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
, ya que la tangente es cateto opuesto entre cateto adyacente.
101BLOQUE 2
Luego:
102 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
103BLOQUE 2
104 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
105BLOQUE 2
106 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
107BLOQUE 2
108 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
109BLOQUE 2
110 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
111BLOQUE 2
112 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
113BLOQUE 2
114 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
115BLOQUE 2
116 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
117BLOQUE 2
118 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
119BLOQUE 2
,
120 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
por
121BLOQUE 2
122 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
123BLOQUE 2
,
124 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
125BLOQUE 2
126 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
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128 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
129BLOQUE 2
130 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
131BLOQUE 2
132 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
133BLOQUE 2
134 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
135BLOQUE 2
136 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
137BLOQUE 2
138 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
139BLOQUE 2
140 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
141BLOQUE 2
142 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
143BLOQUE 2
144 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
145BLOQUE 2
146 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
147BLOQUE 2
148 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
149BLOQUE 2
150 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
151BLOQUE 2
152 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
153BLOQUE 2
154 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
155BLOQUE 2
156 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
157BLOQUE 2
158 IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
159PRELIMINARES
BLOQUE 3Comprendes el movimiento de los cuerpos
a partir de las leyes de Newton
160 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
161BLOQUE 3
A
B B
R
R A B= +
A
180 -
162 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
R A B= +
A
B
B R
A
163BLOQUE 3
20 lb R
120
60 lb
C
R A B C= + +
B
R
A
R A B C D E 0= + + + + =
D
E
EA
B
C C
DA
B
164 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
Y
X
X
Y
RF3
F2
F1
R
F2 =2N HAGOESTO
POLIGONO
F1 =2N
R= 3,4 N
R = 58F3 =2N
45 45
165BLOQUE 3
60
30
75
25
b = 2u
c = 3u
a = 5u
d = 2,5u
N
E
S
O
166 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
Ay
Az0
A
x
y
Ay
Az0
A
x
y
F
30
Fx
Fy
F
30
167BLOQUE 3
168 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
169BLOQUE 3
170 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
171BLOQUE 3
172 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
173BLOQUE 3
174 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
175BLOQUE 3
176 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
177BLOQUE 3
178 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
179BLOQUE 3
180 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
181BLOQUE 3
182 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
183BLOQUE 3
184 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
185BLOQUE 3
186 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
187BLOQUE 3
188 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
189BLOQUE 3
190 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
191BLOQUE 3
192 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
193BLOQUE 3
194 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
195BLOQUE 3
196 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
197BLOQUE 3
198 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
199BLOQUE 3
200 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
201BLOQUE 3
202 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
203BLOQUE 3
204 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
205BLOQUE 3
206 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
207BLOQUE 3
208 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
209BLOQUE 3
210 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
211BLOQUE 3
212 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
213BLOQUE 3
214 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
215BLOQUE 3
216 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
217BLOQUE 3
218 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
219BLOQUE 3
220 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
221BLOQUE 3
222 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
223BLOQUE 3
224 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
225BLOQUE 3
226 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
227BLOQUE 3
228 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
229BLOQUE 3
230 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
231BLOQUE 3
232 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
233BLOQUE 3
234 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
235BLOQUE 3
236 COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINMICA DE NEWTON
237PRELIMINARES
BLOQUE 4Relacionas el trabajo con la energa
238 RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA
239BLOQUE 4
240 RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA
241BLOQUE 4
242 RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA
243BLOQUE 4
244 RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA
245BLOQUE 4
246 RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA
247BLOQUE 4
248 RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA
249BLOQUE 4
250 RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA
251BLOQUE 4
252 RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA
253BLOQUE 4
Energamecnica
Energacintica
Energapotencial
Energa qumica
254 RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA
255BLOQUE 4
256 RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA
La energa potencial es aquella que almacena un cuerpo debido a su posicin.
Un arco tensado almacena energa potencial que puede liberar en la distensin.
Un objeto al que se eleva desde el nivel del suelo, posee una energa potencial que puede descargar en su cada. Esta energa, ligada con la fuerza gravitacional, es llamada Energa Potencial (Ep) y depende de la masa del cuerpo que la almacena y de la altura a la que se le eleve desde un nivel convencional de referencia, normalmente el suelo:
El nivel de referencia elegido afecta el valor a obtener para la Ep, como veremos, pero estaremos interesados ms bien en la diferencia de energas y sta no depende de ese nivel.
Cuando una fuerza constante mueve verticalmente hacia arriba a un cuerpo de masa m con velocidad constante, sabemos que la fuerza F tiene la misma magnitud que el peso w y el trabajo que dicha fuerza hace en una desplazamiento h es:
W =w h cos 0W = m g h
Dicho trabajo se almacena en el cuerpo en forma de energa potencial gravitacional y tenemos, por tanto:
Ep = mgh
As como hay una relacin entre el trabajo y la energa cintica, tambin hay una relacin entre el trabajo y la energa potencial, llamada Teorema del trabajo y la energa potencial, que en este caso es:
A esta expresin se le conoce como Teorema del trabajo y la energa potencial.
Ejemplo:
Una mquina sostiene una caja de 120 kg a una altura de 5 metros. Obtn su energa potencial.
Si la mquina puede realizar 8000 Joule de trabajo, hasta qu altura desde el suelo podr subir la caja?De la frmula de Ep = m g h, como necesitamos altura, la despejamos quedando de la siguiente manera.
Energa Potencial.
257BLOQUE 4
258 RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA
259BLOQUE 4
v2 =
v = = 7.66 m/s
= 58.8
58.8
235.2 J4 Kg
m2
s2
m2
s2
260 RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA
261BLOQUE 4
262 RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA
v = 4m/s
3.5 m
PISO ALFOMBRA3 m
Realiza el siguiente ejercicio.
4. Una esfera de cermica rueda sobre una plataforma horizontal de 3 m de altura, con rapidez constante de 4m/s y cae al suelo por uno de sus bordes. A 3.5 m de ese borde hay una alfombra y se sabe que la esfera se romper si golpea el piso con rapidez mayor que 7 m/s o si golpea la alfombra con rapidez mayor que 8 m/s.
a) Cul es la energa potencial de la esfera antes de caer de la mesa?
b) Cul es la energa cintica de la esfera al caer al suelo?
c) Cul es la velocidad de la esfera al caer al suelo?
d) Se rompe la esfera? Explica tu respuesta.
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
Compara tu solucin con la de tus compaeros de clase.
263BLOQUE 4
264 RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA
265BLOQUE 4
266 RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA
267BLOQUE 4
Problema 3 (continuacin)
268 RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA
4
269BLOQUE 4
270 RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGA
fisica okFISICA 1 DE 3 SEM OKFISICA 1 PRELIMINARES OKBLOQUE 2 FISICA 1 OKBLOQUE 3 FISICA 1 OKBLOQUE 4 FISICA 1 OK
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