Cuaderno de Fisica 1
Transcript of Cuaderno de Fisica 1
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
1/48
UNID
ADEDU
CATIVA
SANTAMARI
AEUF
RASIA
F
sica
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
2/48
ContenidoINTRODUCCION A LA FISICA...........................................................................3
ELECTRICIDAD:........................................................................................... 3
METODO CIENTIFICO:..................................................................................3
MAGNITUDES Y UNIDADES..............................................................................4
MAGNITUDES...............................................................................................4
MAGNITUDES FUNDAMENTALES:.................................................................4
MAGNITUDES DERIVADAS:..........................................................................4
TRANSFORMACION DE UNIDADES...............................................................4
OPERACIONES EN NOTACION CIENTIFICA...................................................6
MULTIPLICACION Y DIVISION EN NOTACION CIENTIFICA..............................7
OPERACIONES COMBINADAS MULTIPLICACION Y DIVISION.........................8VECTORES......................................................................................................8
SISTEMA DE COORDENADAS:......................................................................8
DESCOMPOSICION DE UN VECTOR............................................................11
AGULOS DIRECTORES...............................................................................13
COSENOS DIRECTORES.............................................................................13
VECTORES BASE.......................................................................................14
VECTOR UNITARIO.....................................................................................14
FORMAS DE EXPRESIN DE UN VECTOR...................................................16
OPERACIONES ENTRE VECTORES..........................................................18
Mtodo Analtico:.................................................................................... 18
Mtodo grfico........................................................................................18
Mtodo del polgono................................................................................19
RESTA DE VECTORES.............................................................................20
Por el mtodo analtico:...........................................................................20
Por el mtodo del paralelogramo..............................................................21CINEMATICA................................................................................................. 21
MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME (MRU)..............................................22
MAGNITUDES ESCALARES........................................................................23
MAGNITUDES VECTORIALES.....................................................................23
FORMULAS ESCALARES FORMULAS VECTORIALES.......................23
Moi!i"#$o R"c$i%#"o U#i&o'!"!"#$" Va'iao...........................................26
Magnitudes escalares:................................................................................27
Magnitudes Vectoriales:..............................................................................27
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
3/48
D"s*"+" " F,'!-%as..................................................................................29
Movimiento Rectilneo Uniformemente Variado (Retardado)..........................31
MRU Escalares...........................................................................................31
CAIDA LIBRE DE LOS CUERPOS....................................................................32
Ma.#i$-"s F,'!-%as...................................................32
Ti'o V"'$ica% /acia a''i0a TV1A.....................................................................32
Fo'!-%as "% !oi!i"#$o *a'a0,%ico...........................................................35
INTRODUCCION A LA FISICALa fsica es una ciencia experimental que se cnsi!era parte !e las ciencias
naturales" !e#i! a que se encar$a !el estu!i !e ls fen%mens que curre enla naturale&a pr e'empl( calr" m)imient !e ls cuerps" planetas"electrici!a!" etc*
+ara estu!iar este tip !e fen%mens se a,u!a !e f%rmulas" le,es , !e-erramientas cm la matem.tica" que permita cuantificar ls fen%mens cmpr e'empl( un cuerp se !espla&a a /01m s#re -ra" la temperatura !elcuerp -uman !e 234C aprxima!amente*
E'empl(
5004C 6ier)e el a$ua
04 Se cn$ela
5001m7- Rapi!e&
ELECTRICIDAD:809 +tencia
550) Vlta'e
Ls fen%mens fsics se ls pue!e me!ir cn aparats cm :l( term%metr"el metr" el )ltmetr" entre trs*
+ara lle$ar a la me!ici%n !e un fen%men se !e#e -a#er pasa! pr unprces cnci! pr( M:t! cientfic
METODO CIENTIFICO:+rces que cnsta !e ls si$uientes pass(
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
4/48
5* ;#ser)aci%n5/m7s )elci!a!> 5/4C temperatura*
Las ma$nitu!es se clasifican en fun!amentales , !erri#a!as(MAGNITUDES FUNDAMENTALES:
MAGNITUD UNIDAD SI OTRAS UNIDADESLn$itu! ?m@ ?1m" -m" !m" cm" mm" pie" pul$" milla@Tiemp ?s@ ?min" -" !as" semanas" meses@Masa ?$@ ?$r" li#ras@Temperatura ?1@ ?4C" 4F@
MAGNITUDES DERIVADAS:MAGNITUD UNIDAD SI
Brea superficie ?m
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
5/48
5m 500cm 5000mm 51$
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
6/48
Su#mHltipls {1dm0,1m1cm0,01m1m .m 0,001
5m 50!m5m 500cm5m5000m*m
NOTACION CIENTIFICA
En fsica se tra#a'a cn canti!a!es mu, $ran!es cm la !istancia entre$alaxias" entre planetas" el tiemp !e )i!a !e una estrella entre tras" tam#i:nse tra#a'a cn canti!a!es pequeas cm la masa !e un prt%n" !e un
electr%n" entre trs*
Ntaci%n cientfica es una frma !e a#re)iar las canti!a!es , cnsiste enfrmar un numer !ecimal recrrien! la cma ?"@ !ecimal !e tal manera queen la parte entera cnste !e un sl !i$it cu, )alr !e#e estar entre 5JGexcept el 0* A cntinuaci%n se multiplica pr la #ase 50 , el expnente!epen!er. !e ls espacis que recrrer. la cma" si la cma recrre -acia lai&quier!a el expnente aumenta" si recrre a la !erec-a el expnente )a!isminu,en! as(
5
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
7/48
2@ Cam#iar al ma,r expnente el rest !e canti!a!es recrrien! la cma=@ A$rupar t!as la canti!a!es , multiplicarlas pr la #ase l que tiene el
ma,r expnente ?sacar factr cmHn@/@ Reali&ar las peracines in!ica!as ?suma , resta@8@ Re)isar que la respuesta est. escrita estrictamente en N*C" si n l est.
-a, que recrrer la cma para que que!e en N*C*
E'ercicis(
Resl)er en ntaci%n cientfica las si$uientes peracines(
5*
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
8/48
=@ Re)isar que la respuesta este en ntaci%n cientfica
E'empl(
5* 2/0000K=/000000K3800
?2"/K50/@ ?="/K503@ ?3"8K502@
?2"/K="/K3"8@ K505/55G"30K505/ 5"5G3K5053
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
9/48
?x> J,@ IV cua!rante
E'empls(
A ?2> J=@ cm
B ?J /@ cm
C ?J2> J
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
10/48
250P
oordenadas geogrficas*J est. !etermina! en la primera cmpnente quees el ra!i )ectr ?m!ul@ , la se$un!a cmpnente es el rum#" que es lacm#inaci%n !e !s punts car!inales* +ara el rum# siempre inicia !es!e elnrte !es!e el sur" acmpaa! !e un .n$ul a$u! , !iri$i! $racia el esteu este*
+ara $raficar se recmien!a me!ir primer el rum# tman! encnsi!eracines el e'e )ertical as(
A
A ?2cm> N 204 ;@
B ?=cm> S
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
11/48
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
12/48
DESCOMPOSICION DE UN VECTORDescmpner un )ectr si$nifica -allar encntrar las partes !e un )ectr?m%!ul , !irecci%n@ , sus cmpnentes para !eterminar se utili&an lasfuncines fi'as tri$nm:tricas sen" cs" tan , el terema !e +it.$ras*
A ( Vectr A
A( M%!ul !el )ectr A
( Direcci%n
Ax( cmpnente !el )ectr en
A,( cmpnente !el )ectr en
o A en t:rmins !e Ax" A,
AAxA, cn est se pue!e encntrar el m%!ul cn ls< cmpnentes
o en t:rmins !e Ax " A,
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
13/48
tan AyAx
tanW(AyAx )
o Ax en t:rmins !e A"
Cs Ax
A
AxA * Cs
o A, en t:rmins A"
Sen AyA
A, A * Sen
Cm la !irecci%n es el .n$ul que se mi!e !es!e el e'e psiti) !e las XY-asta el )ectr XY" un )ectr pue!e estar u#ica! en cuatr cua!rantes para!eterminar su )alr" en ca!a cua!rante se utili&a la funci%n tan$ente ?tan@ !e un
.n$ul a$u! , para ca!a cua!rante tiene su prpia cn!ici%n as(
tan AyAx
tanW (AyAx )
tan A yAx
tanW (AyAx )
50P J
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
14/48
tan AyAx
tanW
(
Ay
Ax ) 50P
tan Ay
Ax
tan W (AyAx )
280P J
A Ax +Ay
Ax A * Cs
A, A * Sen
Tan Ay
Ax
Al encntrar la !irecci%n cn la funci%n tan$ente ?tan@" para ca!a cua!rante se-alla un .n$ul a$u!" pr l que se recmien!a al reempla&ar lascmpnentes en la funci%n tan" estas sean siempre !e si$n psiti)*
AGULOS DIRECTORESEsts .n$uls frman el )ectr cn el e'e psiti) !e las XxY ?alfa Z @ , cn el e'epsiti) !e las X,Y ? Qeta [ @* Sn psiti)s as $ire en senti! -rari , anti
-rari" est.n entre 0P , 50P $r.ficamente tenems l si$uiente*
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
15/48
COSENOS DIRECTORESSir)en para !eterminar -allar el )alr num:ric !e ls .n$uls !irectres a
tra):s !e la funci%n tri$nm:trica Csen*
Cs Z AxA Cs [
AyA
\ CsW (AxA) [ CsW (AyA)
Cn estas f%rmulas tam#i:n p!ems encntrar la cmpnente XxY" X,Y , elm%!ul*
VECTORES BASEEsts )ectres tienen cm m%!ul la uni!a! , se encuentran en el e'e !e las
XxY , en el e'e !e las X,Y as(
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
16/48
)ectres #ase ? i > j @
E'e ?x> ,@
VECTOR UNITARIOSir)e para !eterminar si !s )ectres tienen la misma !irecci%n , senti!" su
expresi%n matem.tica est. !a!a pr el )ectr !i)i!i! para su m%!ul as(
Ua A
A
A ( Vectr A
A( m%!ul !el )ectr A
Ua ( Vectr unitari !e A
A ?Ax i A, j @ )ectr en funci%n !e sus )ectres #ase
E#emplo:
A ?2> =@ cmB ?=>J/@ cm C ?J=> 3@ cm
A ?2 i = j @ cm B ?= i >J/ j @ cm C ?J= i 3
j @ cm
o Un )ectr
A parte !el ri$en , lle$a al punt ?/ >J@m* !eterminar(a@ Las cmpnentes rectan$ulares !el )ectr
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
17/48
#@ M%!ulc@ Direcci%n!@ Bn$uls !irectrese@ Vectr en funci%n !e sus )ectres #asef@ Vectr unitari
$@ El rum#
A
a* Ax /mA, Jm
#* A Ax +Ay
A (5)2+(8)2
A G*=2
c* tan AyAx
tanW(AyAx )
tanW(85 ) /P
280P J 280PJ/P 20
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
18/48
ZCsW( 59.43 ) [ CsW(89.43 )
Z/P [ 5=P
e*A ?/
j J
j @
f* Ua A
A
Ua (58 )9.43
Ua
?0*/2
i
J0*=
j
@
$*
FORMAS DE EXPRESIN DE UN VECTORExisten cinc frmas !e expresar un )ectr , estas sn(
5@ Cr!ena!as rectan$ulares
A ?Ax> A,@
A ?2>J=@ cm
@
A ?/cm> 5/0P@
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
19/48
=@ Cr!ena!as $e$r.ficas
A ?A> Rum#@
A ?/cm> S =0P E@
/@ En funci%n !e su m%!ul , unitari
A A * Ua
A /cm ?0*8 i J0* j @
E#emplo:
Da! el )ectr( A ?J=> J3@ cm* Expresar en(
a@ Funci%n !e sus )ectres #ase#@ Cr!ena!as plaresc@ Cr!ena!as $e$r.ficas!@ Funci%n !e su m%!ul unitari
a* A ?J= i > J3 j @ cm
#* A Ax +Ay
A
2
7
42+
A*08cm
c* tanW(74 )
80*
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
20/48
S2/4;@ A ?J
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
21/48
C ?J=> 8@ cm C ?J= i 8 j @ cm
Resl)er A B C R ?JG*
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
22/48
E#emplo:
A ?/cm> /04@
B
?=cm> 5
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
23/48
Se !efine cm la suma !e un )ectr psiti) cn un )ectr ne$ati)" se lpue!e resl)er pr el m:t! analtic" paralel$ram , pl$n*
Por el mtodo analtico:
+ara -acer ne$ati) a un )ectr se multiplica pr ?J5@" ra&%n pr la cual ls
si$ns !e ls cmpnentes cam#ian as(
E'empl(
A ?J B @ A J
B
A ?Ax i A, j @ A ?8 i j @
B ?Qx i JQ,
j @ J B ?2
i J= j @
B ?JQx i JQ, j @ A J B G i = j @
Por el mtodo del paralelogramo
El )ectr ne$ati) cam#ia el senti!" es !ecir" si el )ectr psiti) se !iri$e-acia la !erec-a , el ne$ati) a la i&quier!a" !e i$ual manera si se !iri$e -aciaarri#a el ne$ati) se !iri$e -acia a#a'*
E'empl(
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
24/48
PRUEBA 2UIMESTRAL5* P'".-#$as " c-"s$io#a!i"#$o i'"c$o( seleccine una !e las cuatr
pcines !e respuestas" a partir !el enuncia! afirmati) interr$ati) que sepresenta en la #ase !el reacti)* Rellene cmpletamente el crculcrrespn!iente*
Repetir un fenmeno intencionadamente comprende uno de o! pa!o! de
m"todo cient#$co %ue e! a&
'. ()!er*acin+. ,-perimentacinC. ormuacin de /ipte!i!. eri$cacin
' + C
,n un recipiente !e tiene un #%uido de den!idad 08gr
cm3 pero nece!ita
%ue !u *aor !e encuentre en unidade! de . ran por a cua !u *aor e!&
'. 008 m3
+. 800 m3
' + C
:a di!tancia de 8000000000m a)re*iando !u e!tructura tenemo!&
'. 8;m+. 8m
' + C
?na manitud para !er con!iderada como un *ector de)e di!poner de&
'. =oduo+. =oduo direccin @ !entidoC. =oduo direccin @ rum)o. =oduo rum)o @ !entido
' + C
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
25/48
:o! Anuo! directore! de)en tener un *aor comprendido entre&
'. 0 @ 90+. 0 @ 360
C. 0 @ 180. 90 @ 180
' + C
,n coordenada! poare! e eBe poar coincide con&
'. ,Be po!iti*o de a!
+. ,Be po!iti*o de a! DC. ,Be neati*o de a! . ,Be neati*o de a! D
' + C
e tiene e *ector A EF10cmG 35H(I a e-pre!aro en funcin de !u!
*ectore! )a!e tenemo!&
'. A EF574 i J819 j I
+. A EFK574 i J819 j I
C. A EFK574 i K819 j I
' + C
?n *ector + %ue tiene de mduo 6cm @ !u! Anuo! directore! LE120HME30H !u! componente! @ direccione! !on&
'. B EF3 i J519 j I NE30H
+.B EFK3 i J519 j INE120H
C. B EFK3 i J519 j INE30H
' + C
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
26/48
C:'34.4C'C4(O 0,:(3 =(14=4,O
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
27/48
MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME (MRU)Este m)imient se ls recnce pr tener una tra,ectria rectilnea es-ri&ntal*
Una partcula cn este tip !e m)imient recrre espacis i$uales en tiempsi$uales> es !ecir si recrre tres metrs en un se$un!" seis metrs recrrer. en!s se$un!s , as sucesi)amente mientras !ure el m)imient unifrme*
2m 2m 2m
5s 5s 5s
8m
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
28/48
MAGNITUDES VECTORIALESMAGNITUD SIMBOLO UNIDAD SI OTRAS
UNIDADES
Despla&amient r mO1m" -m" !m" cm"
mm" pie" pul$"
millasO
Velci!a!
vm7sO 1m7-" cm7s"
millas7-" pie7sO
La !istancia es el m!ul !el )ectr !espla&amient mientras que la rapi!e& esel m!ul !el )ectr )elci!a!* En el m)imient rectilne unifrme lasfrmulas sn escalares , )ectriales*
FORMULAS ESCALARES FORMULAS VECTORIALES
!7t V
t
D"s*"+a#o "s*"+a#o r
) ] t teremar
V
*tD"s*"+a#o $
$!7)
De las frmulas escritas anterirmente se !e#e in!icar que el tiemp seencuentra sl cn la frmula escalar esa si$nifica que si se tiene el )ectr)elci!a! , el )ectr !espla&amient ten!rems que encntrar ls respecti)sm%!uls ?cn el terema !e +it.$ras@ tant la rapi!e& cm la !istancia*
^r.ficamente el )ectr )elci!a! , el )ectr !espla&amient se !iri$en en lamisma lnea recta ra&%n pr la cual tienen la misma !irecci%n , senti!*Analticamente se cmprue#a encntran! ls )ectres unitaris , )erifican!
que sn i$uales*
Uv E
Uar
Uv EV
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
29/48
El )ectr !espla&amient es la recta que une !s punts que sn la psici%n
inicial" sien! esta recta la !istancia que recrre una partcula entre !s punts"sien! la suma )ectrial !e la psici%n inicial , !espla&amient es i$ual a lapsici%n final*
?+sici%n final@
Rf ?psici%n
final@
?+sici%n inicial@
La $rafica !e la !istancia en funci%n !el tiemp !a cm resulta! una lneainclina!a cu,a pen!iente representa la rapi!e& )elci!a! cnstante*
! ?m@ ! J t
La $rafica !e la !istancia en funci%n !el tiemp !a cm resulta! una lneainclina!a cu,a pen!iente representa la rapi!e& )elci!a! cnstante*
*
r
!
ro J
r
con!tante
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
30/48
V ?m7s@ )*t
E+"'cicios
34 Una partcula se mue)e cn una )elci!a! cntante !e ?5/ i 5'@ m7s!urante < minuts* Determinar el !espla&amient reali&a!" la !istanciarecrri!a , el )ectr unitari !el !espla&amient , !e la )elci!a!*
DAT;S
V ?5/ i 5'@ m7s
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
31/48
cI U r rd
U r ?500 i
-
7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1
32/48
+ara la sluci%n !e ls pr#lemas se utili&an f%rmulas escalares , )ectriales*
F,'!-%as V"c$o'ia%"s F,'!-%as Esca%a'"s
V
Vo
a . t V V at
r
?
Vo+V
2@t
V