Física I · 21. - ( ) Las matemáticas, la filosofía y la lógica son ejemplos de ciencias. a)...

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DIRECCIÓN GENERAL DEL BACHILLERATO

CENTRO DE ESTUDIOS DE BACHILLERATO 1/4

MAESTRO “MOISÉS SÁENZ GARZA”

CIENCIAS EXPERIMENTALES

Turno Vespertino

Asignatura

Física I 2018

Datos del Estudiante: Nombre: Firma:

Grupo:

Fecha de entrega:

Apellido Paterno Materno Nombre(S)

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Dirección General del Bachil lerato Centro de Estudios de Bachillerato 1/4

Maestro “Moisés Sáenz Garza” Ciencias Experimentales

Turno Vespertino

Asignatura: Física I

Elaboro: Enrique Galindo Chávez

PRESENTACIÓN

Este material se ha elaborado para el mejor aprovechamiento y desarrollo en el estudio y preparación del portafolio de evidencias de la Asignatura de Física I, siempre y cuando se sigan las sugerencias que se indican en las actividades que se proponen, las cuales tienen como principal función contribuir en tu proceso de aprendizaje, estimulando tus habilidades de lectura, resolución de ejercicios y problemas para vincular los conocimientos anteriores con los nuevos y mejorar la interpretación de los fenómenos físicos que se presentan en nuestra vida cotidiana.

Para facilitar la clara interpretación de los conceptos o términos, se te sugiere elaborar un glosario (empleando fichas bibliográficas) y lo consultes cuantas veces lo creas conveniente, así como elaborar tus propios resúmenes de las lecturas que realices para resolver cada una de las Situaciones de Aprendizaje que se proponen. En la resolución de las actividades puedes consultar cualquier libro de texto de Física de nivel medio superior, siempre y cuando cuente en su contenido con el tema de estudio. A continuación, se te presenta una bibliografía que puedes emplear por contar con los temas que tendrás que estudiar.

Fuentes de Consulta Básica:

Slisko Ignjatov, Josip. (2018). Física 1. quinta edición. México: Pearson Educación.

Hewitt, Paul. (2007). Física Conceptual. décima edición. México: Pearson Educación.

Pérez Montiel, Héctor. (2014). Física General serie Bachiller. quinta edición. México: Grupo Editorial Patria.

Tippens, Paul E. (2011). Física, Conceptos y Aplicaciones. séptima edición. México. Mc Graw Hill.

Complementaria:

Ávila, R. et al. (2005). Física I Bachillerato. México, Editorial ST.

Lozano, R. y López, J. (2005). Física I. México, Editorial Nueva Imagen.

Wilson, J. Bufa, A. Lou, B. (2007) Física. México, sexta edición. Pearson Educación.

Douglas. G. (2006) Física: principios con aplicaciones. México, sexta edición. Pearson Educación.

Gutiérrez, C. (2009). Física General. México, Mc Graw Hill.

Máximo, A. y Alverlanga, B. (2006). Física General. México, Oxford University Press.

Electrónica:

Instrumentos de Medición, (2010) Recuperado en: http://www.basculasbalanzas.com/instrumentos-de-medicion

FISICALAB, Recuperado de: https://www.fisicalab.com/

FISICANET, Recuperado de: https://www.fisicanet.com.ar/index.php

KHANACADEMY, Recuperado de: https://es.khanacademy.org/science/physics

Física - Simulaciones PhET, Recuperado de: https://phet.colorado.edu/es/simulations/category/physics

http://www.gestiopolis.com/economia/metodos-y-tecnicas-de-investigacion.htm 2010. Métodos y técnicas de investigación

http://genesis.uag.mx/edmedia/material/fisica/introduccion4.htm 2010. Magnitudes Físicas y Unidades Fundamentales.

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsica 2010. Magnitudes Físicas.

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/medellin/nivelacion/uv00004/lecciones/unidades/generali dades/notacion/concepto/index.html 2010. Notación Científica

http://www.slideshare.net/solartime/notacin-cientfica-508722 2010. Notación científica y Prefijos.

http://es.wikipedia.org/wiki/Instrumento_de_medici%C3%B3n 2010. Instrumentos de Medición.

http://www.basculasbalanzas.com/instrumentos-de-medicion/ 2010. Instrumentos de Medición.

http://www.fisica.ru/dfmg/teacher/archivos/instrumentos2.pdf 2010. Instrumentos de Medición.

http://raulcaroy.iespana.es/FISICA/04%20vectores.pdf 2010. Vectores

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Turno Vespertino


Bloque: I Introducción a la Física Elaboro: Enrique Galindo Chávez

Este material se ha elaborado para el mejor aprovechamiento y desarrollo en el estudio de la Asignatura de Física I, siempre y cuando se sigan las sugerencias que se proponen e indican en la situación de aprendizaje, la cual tienen como principal función contribuir en tu proceso de aprendizaje, favoreciendo el desarrollo de competencias al estimular las habilidades de lectura y comprensión, para vincular los conocimientos anteriores con los nuevos y mejorar la interpretación de los fenómenos físicos que se presentan en nuestra vida cotidiana.

Nombre del Bloque: Introducción a la Física. Horas Asignadas por Bloque:

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Propósito del Bloque:

Aplica conceptos básicos de la Física, sistemas de unidades y magnitudes vectoriales, mostrando disposición al trabajo metódico y organizado, reconociendo el uso de instrumentos que le permitan reducir errores de medición y comprender fenómenos físicos presentes en su entorno.

COMPETENCIAS A DESARROLLAR EN EL BLOQUE

Claves Genéricas: Claves Disciplinares o Profesionales Básicas:

CG 5.1 Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

CDBE 1 Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.

CG 5.3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos.

CDBE 2 Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

CG 7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana.

CDBE 5 Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

CG 8.1 Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos.

CDBE 6 Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.

Saberes requeridos para el desarrollo del propósito del bloque

Conocimientos Habilidades Actitudes Aprendizajes esperados Conceptos básicos de física.

Antecedente Histórico.

Clasificación.

Método Científico.

Medición y sistemas de unidades.

Conversión de unidades.

Notación Científica.

Errores de medición.

Magnitudes vectoriales.

Reconoce los antecedentes históricos de la Física, su clasificación y sus aportaciones al desarrollo científico. Conoce los pasos del método científico para el estudio de un fenómeno. Identifica las unidades de medida y los errores de medición apropiados para el estudio de fenómenos físicos. Expresa cantidades utilizando la notación científica. Identifica las características y propiedades de las magnitudes vectoriales.

Escucha activamente al grupo de personas con las que interactúa. Muestra un comportamiento propositivo y ético en beneficio de la sociedad/del entorno. Aporta ideas en la solución de problemas promoviendo su creatividad. Se relaciona con sus semejantes de forma colaborativa mostrando disposición al trabajo metódico y organizado.

1. Explica la evolución de la física, mostrando creativamente las aportaciones científicas que han permitido mejorar el nivel de vida de su entorno.

2. Resuelve ejercicios de conversiones de unidades y errores de medición a través de un trabajo metódico y colaborativo empleando situaciones cotidianas para resolver problemas en su entorno.

3. Utiliza la notación científica como una herramienta que le permita representar de forma creativa cantidades presentes en fenómenos físicos de la vida cotidiana.

4. Emplea magnitudes vectoriales, afrontando retos, asumiendo la frustración como parte de un proceso que le permita la solución de problemas cotidianos.

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Turno Vespertino


Bloque: I Introducción a la Física


Situación de Aprendizaje

Cuestionario: Teoría Instrucciones: Empleando tus apuntes, tu libro de texto o cualquier otra fuente de las sugeridas, coloca en el

paréntesis la respuesta correcta.

1. - ( ) La palabra física proviene del vocablo griega physike cuyo significado es: a) Naturaleza b) Energía c) Fuerza d) Vitalidad

2. - ( ) La física nace como ciencia con los antiguos.

a) Mayas b) Griegos c) Romanos d) Persas 3. - ( ) Científico que llego a comprobar que la tierra giraba al rededor del sol.

a) Galileo b) Demócrito c) Leucipo d) Aristarco 4. - ( ) Es él número de elementos que se consideraban existían en la antigüedad.

a) Tres b) Cuatro c) Cinco d) Dos 5. - ( ) Rama de la física que estudia aquellos fenómenos en los cuales la velocidad es muy pequeña comparada con la de la luz.

a) Moderna b) Primitiva c) Clásica d) Medieval 6. - ( ) Rama de la física que estudia aquellos fenómenos en los cuales la velocidad es muy Cercana comparada con la de la luz.

a) Moderna b) Primitiva c) Clásica d) Medieval 7. - ( ) La mecánica, la termología y la óptica son ejemplos de ramas de la física.

a) Moderna b) Primitiva c) Clásica d) Medieval 8. - ( ) Es comparar una magnitud de la misma especie, donde una de ellas sirve de base o patrón de medida.

a) Relacionar b) Magnitud c) Comparar d) Medir 9. - ( ) Es todo aquello que puede ser medido.

a) Relacionar b) Magnitud c) Comparar d) Medir 10. - ( ) Unidad de medida del peso en el sistema internacional.

a) Newton b) kilogramo c) libra d) gramo 11. - ( ) Magnitudes que no se definen en función de otras magnitudes físicas.

a) Derivadas b) Básicas c) Fundamentales d) Auxiliares 12. - ( ) Magnitudes que se definen en función de otras magnitudes físicas.

a) Derivadas b) Básicas c) Fundamentales d) Auxiliares 13. - ( ) La longitud, la masa y el tiempo son ejemplos de magnitudes.

a) Derivadas b) Básicas c) Fundamentales d) Auxiliares

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14. - ( ) La velocidad, aceleración y fuerza son ejemplos de magnitudes.

a) Derivadas b) Básicas c) Fundamentales d) Auxiliares 15. - ( ) Clase de error que se presenta de manera constante al realizar mediciones.

a) Aislados b) Sistemáticos c) Probabilísticos d) Circunstanciales 16. - ( ) Clase de error que se presenta de manera aislada al realizar mediciones.

a) Aislados b) Sistemáticos c) Probabilísticos d) Circunstanciales 17. - ( ) ¿Cuál de las siguientes cantidades se obtiene a partir de una medida directa?

a) 15 Newtos b) 50 litros c) 30 galones d) 23 pies 18. - ( ) Cuál de las siguientes cantidades se obtiene a partir de una medida indirecta.

a) 30 dinas b) 23 onzas c) 53 kilogramos d) 60 libras 19. - ( ) Ciencias que estudia ideas.

a) Formales b) Lógicas c) Factuales d) Reales 20. - ( ) Ciencias que estudia hechos naturales

a) Formales b) Lógicas c) Factuales d) Reales 21. - ( ) Las matemáticas, la filosofía y la lógica son ejemplos de ciencias.

a) Formales b) Lógicas c) Factuales d) Reales 22. - ( ) La geografía, la química y la biología son ejemplos de ciencias.

a) Formales b) Lógicas c) Factuales d) Reales 23. - ( ) Magnitud que queda perfectamente definida con solo indicar su cantidad numérica y la unidad de medida

a) Vectorial b) Fundamental c) Derivada d) Escalar 24. - ( ) Magnitud que queda perfectamente definida al indicar su cantidad numérica, unidad de medida, dirección y sentido.

a) Vectoriales b) Fundamentales c) Derivadas d) Escalares 25. - ( ) El tiempo, la frecuencia y la longitud son ejemplos de magnitudes.

a) Vectoriales b) Fundamentales c) Derivadas d) Escalares 26. - ( ) La densidad de flujo magnético, la aceleración y la fuerza son ejemplos de magnitudes.

a) Vectoriales b) Fundamentales c) Derivadas d) Escalares 27. - ( ) Señala la línea de acción sobre la cual actúa un vector y puede ser horizontal, vertical u oblicua.

a) Dirección b) Ubicación c) Sentido d) Magnitud 28. - ( ) Señala hacia dónde va el vector.

a) Dirección b) Ubicación c) Sentido d) Magnitud 29. - ( ) Se puede representar por medio de un segmento de recta dirigido y representa su intensidad.

a) Dirección b) Ubicación c) Sentido d) Magnitud 30. - ( ) Es una característica primordial en una magnitud vectorial.

a) Punto de aplicación b) Escala c) Punto de encuentro d) Unidad de medida 31. - ( ) Sistema de vectores que se encuentra en el mismo plano o en dos ejes.

a) No coplanares b) Concurrentes c) Coplanares d) No concurrentes 32. - ( ) Sistema de vectores que se encuentra en diferentes plano o en tres ejes.

a) No coplanares b) Concurrentes c) Coplanares d) No concurrentes

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33. - ( ) Propiedad de los vectores de no modificar sus efectos si es trasladado sobre su propia línea de acción a)Propiedad de transmisibilidad

b) Propiedad de rotación c) Propiedad de vectores libres

d) Propiedad de traslación

Situación de aprendizaje Ejercicio: Notación científica

Instrucciones: Empleando tus apuntes, tu libro de texto o cualquier otra fuente de las sugeridas, resuelve en hojas limpias que se anexaran a tu portafolio de evidencias los siguientes reactivos.

1. Expresa en notación científica: a) 25300 d) 9 800 000 000 000 b) 0.000000089 e) 125 496 c) 4376.5 f) 96 300 000

2. Escribe con todas sus cifras los siguientes números escritos en notación científica: a) 2.51 · 106 d) 1.15 · 104 b) 9.32 · 10-8 e) 3.76 ·1012 c) 1.01 · 10-3 f) 9.3 · 105 3. Realiza las siguientes operaciones en notación científica:

a) (3.73 · 10-1) · (1.2 · 102) b) (1.365 · 1022) : (6.5 · 1015) c) (13.200) (5.4 · 105) d) (1.431 · 103) : (5.4 · 105)

4. Calcula el término que falta en cada caso:

a) (2.5 · 106) · ¿? = 8.4 · 105 b) (3.6 · 1012) : ¿? = 2 ·1012

5. Sabiendo que cada persona tiene en la cabeza una media de aproximadamente, 1,5 · 106 cabellos y que en

el mundo hay, aproximadamente, 5 · 109 personas, ¿cuántos pelos hay en la Tierra? 6. La siguiente tabla de información sobre nuestro sistema solar:

Planeta Radio (m) Distancia desde el Sol (m)

Mercurio 2.42x106 5.791x1010

Venus 6.085x106 1.082x1011

Tierra 6.378x106 1.496x1011

Marte 3.375x106 2.279x1011

Júpiter 7.14x107 7.783x1011

Saturno 6.04x107 1.427x1012

Urano 2.36x107 2.869x1012

Neptuno 2.23x107 4.498x1012

Plutón 3x106 5.900x1012

a) ¿Cuál es el planeta de radio menor? b) ¿Cuál es el planeta que está casi 10 veces más lejano al Sol que la Tierra? c) Calcula la distancia que hay entre Venus y la Tierra; Expresa el resultado en Km. d) Imagina que se descubriese un nuevo planeta llamado Vallecus a 25 880 800 000 000 m, del Sol. Expresa esta distancia en notación científica. e) ¿Cuántas veces estaría más lejos del Sol que la Tierra?

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7. La distancia entre La Tierra y el Sol es 1.5 · 108 km, la distancia entre La Tierra y Júpiter es 9.3 · 108 km y Neptuno está situado a 4 500 000 000 km. del Sol.

a) Expresa en notación científica la distancia del Sol a Neptuno. b) Calcula la distancia a la que está situado Júpiter respecto del Sol. c) Calcula cuántas veces es mayor la distancia del Sol a Neptuno que la que hay a La Tierra.

CÁLCULO DE ERRORES. ERROR ABSOLUTO Y RELATIVO.

Medir es comparar cierta cantidad de una magnitud. con otra cantidad de la misma que se ha elegido como unidad patrón. Por ejemplo, para medir longitudes las comparamos con su unidad patrón, el metro.

Magnitud es cualquier propiedad de un cuerpo que puede ser medida.

Cualquier medida debe de ir acompañada del valor estimado del error de la medida, y a continuación, las unidades empleadas.

Por ejemplo, al medir un cierto volumen hemos obtenido 297±2 ml.

Los errores se deben dar solamente con una única cifra significativa. Únicamente, en casos excepcionales, se pueden dar una cifra y media (la segunda cifra 5 ó 0).

Así. es incorrecto expresar 24567±2928 ml.

La última cifra significativa en el valor de una magnitud física y en su error, expresados en las mismas unidades, deben de corresponder al mismo orden de magnitud (centenas, decenas, unidades décimas, centésimas).

Así, es incorrecto expresar 43±0.06 ml

Bien sea una medida directa (la que da el aparato) o indirecta (utilizando una fórmula) existe un tratamiento de los errores de medida. Podemos distinguir dos tipos de errores que se utilizan en los cálculos:

Error absoluto. Es la diferencia entre el valor de la medida y el valor tomado como exacto. Puede ser positivo o negativo. según si la medida es superior al valor real o inferior (la resta sale positiva o negativa). Tiene unidades, las mismas que las de la medida.

Error relativo. Es el cociente (la división) entre el error absoluto y el valor exacto. Si se multiplica por 100 se obtiene el tanto por ciento (%) de error. Al igual que el error absoluto puede ser positivo o negativo (según lo sea el error absoluto) porque puede ser por exceso o por defecto, no tiene unidades.

Las reglas que vamos a adoptar en el cálculo con datos experimentales son las siguientes:

Una medida se debería repetir tres ó cuatro veces para intentar neutralizar el error accidental.

Se tomará como valor real (que se acerca al valor exacto) la media aritmética simple de los resultados.

El error absoluto de cada medida será la diferencia entre cada una de las medidas y ese valor tomado como exacto (la media aritmética).

El error relativo de cada medida será el error absoluto de la misma dividido por el valor tomado como exacto (la media aritmética).

Ejemplo 1. Medidas de tiempo de un recorrido efectuadas por diferentes alumnos: 3.01 s; 3.11 s; 3.20 s; 3.15 s Valor que se considera exacto:

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Errores absoluto y relativo de cada medida:

Medidas Errores absolutos Errores relativos

3.01 s 3.01 – 3.12 = - 0.11 s -0.11 / 3.12 = - 0.036 (- 3.6%)

3.11 s 3.11 -3.12 = - 0.01 s -0.01 / 3.12 = - 0.003 (- 0.3%)

3.20 s 3.20 -3.12 = + 0.08 s +0.08 / 3.12 = + 0.026 (+ 2.6%)

3.15 s 3.15 - 3.12 = + 0.03 s +0.03 / 3.12 = + 0.010 (+ 1.0%)

Ejemplo 2. Obtenemos el error absoluto y relativo al considerar: a) 3.5 m como longitud de un terreno que mide realmente 3.59 m. b) 60 m como la distancia entre dos postes que están situados a 59.91 m.

a) Ea = |3.59 - 3.5| = 0.09 m E r = | 3 . 59 - 3 . 5 | 3 . 59 = 0 . 025 = 2 . 5 % b) Ea = |59.91 - 60| = 0.09 m E r = | 59 . 91 - 60 | 59 . 91 = 0 . 0015 = 0 . 15 %

Observamos que el error absoluto es el mismo en ambos casos, pero el error relativo es considerablemente mayor en el primer caso y, por tanto, la aproximación es menos precisa. Por ejemplo. si redondeamos el número 2.387 a las centésimas: Error absoluto: Ea = |2.387 - 2.39| = 0.003. Error relativo: Er = 0.003 / 2.387 = 0.0013, Es decir, el 0.13%. Situación de aprendizaje Ejercicio: Cálculo de errores: 1. Queremos determinar la distancia que hay entre dos columnas con una cinta métrica que aprecia milímetros. Realizamos cinco medidas y obtenemos los siguientes valores:

80.3 cm; 79.4 cm; 80.2 cm; 79.7 cm; y 80.0 cm. ¿Cuál es el resultado de ésta medida? ¿Cuál es el error absoluto y relativo de ésta medida? 2. Para determinar la longitud de una mesa se han realizado cuatro mediciones con una cinta métrica. Los valores obtenidos son los siguientes: 75.2 cm; 74.8 cm; 75.1 cm; y 74.9 cm. Expresa el resultado de la medida acompañado del error absoluto. ¿Entre qué márgenes se encuentra el valor real de la longitud de la mesa? 3. Completa la siguiente tabla:

Número exacto Aproximación décimas Error absoluto Error relativo

11/3 3.7

5/11 0.5

3.24 3.2

2.888888…. 2.9

7/13 0.5

4/3 1.3

2.93333… 2.9

4.66666 4.7

13/6 2.2

4.11111… 4.1

15.2377945 15.2

4. En la medida de 1 m se ha cometido un error de 1 mm, y en 300 Km, 300 m. ¿Qué error relativo es mayor? 5. Como medida de un radio de 7 dm hemos obtenido 70.7 cm. Calcula el error absoluto y el relativo.

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Conversión de unidades I

Todas las unidades de una misma magnitud están relacionadas de alguna forma, por ello se pueden realizar cambios de unidades entre unas y otras. Lo normal (en el caso de la temperatura no es así) es una proporcionalidad (una relación de igualdad). Esa relación de igualdad se puede transformar en un factor de conversión. El factor de conversión es la expresión (la fracción) por la que tendremos que multiplicar la unidad original para transformarla en la unidad deseada. Ejemplo: Magnitud dinero, dos unidades posibles podrían ser los dólares y los euros. Supongamos que nos dicen que 1 euro son 1.53 dólares. La relación de igualdad será 1 € = 1.53 Dólares. El factor

de conversión será, según queramos pasar Dólares a Euros o Euros a Dólares,.Dólares53.1

€1 o

€1

53.1 Dólares

respectivamente.

¿Cómo se realiza un cambio de unidades poco complejo? Primero se identifica cuantas unidades se quieren cambiar. Después se buscan las relaciones de igualdad entre ellas. Seguidamente se selecciona de que forma utilizaremos el factor de conversión (si la unidad que queremos cambiar esta en el numerador de la expresión original deberá estar en el denominador del factor de conversión, también funciona al revés). Lo último es hacer el cambio de unidades. Ejemplo: 3 dólares a Euros. 3 dólares·(1€/1.53dólares)=1.96 € ¿Cómo se realiza un cambio de unidades más complejo? Un caso complejo sería que no tuviéramos un solo factor de conversión, pero que si tuviéramos varios factores de conversión, entonces usaremos tantas igualdades como necesitemos, una detrás de otra. Ejemplo: 2 dl→mm3 igualdades que tenemos 1l=10dl, 1000cm3=1l y 1000mm3=1cm3

2dl·(1l/10dl)=0.2l 0.2l·(1000cm3/1l)=200cm3 200cm3·(1000mm3/1cm3)=200000mm3

Situación de aprendizaje Ejercicio: Conversión de unidades. 1) Utilizando los factores de conversión realiza los siguientes cambios de unidades:

1. 17 millas a kilómetros 2. 17 kilómetros a metros 3. 17 litros a barriles U.S. 4. 3500 mililitros a litros 5. 5300 litros a metros cúbicos 6. 250 miligramos a gramos 7. 2000 kilogramos a toneladas 8. 2 días a horas 9. 7200 segundos a horas 10. 4 años a días 11. 300 hectáreas a kilómetros cuadrados

12. 3.2 pulgadas a centímetros 13. 300 metros a kilómetros 14. 5 galones U.S. a litros 15. 3000 centímetros cúbicos a litros 16. 1500 gramos a libras

a. kilogramos a gramos 17. 17 libras a kilogramos 18. 4 segundos a décimas de segundo 19. 1200 décimas de segundo a minutos 20. 300 acres a kilómetros cuadrados 21. 1.21 kilómetros cuadrados a acres

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Tablas de factores de conversión (igualdades) Longitud: centímetros (cm), metros (m), kilómetros (km).

Superficie: kilómetro cuadrado (km2), metros

cuadrados (m2), centímetro cuadrados (cm2)

Volumen: litros (L), centilitros (cl), centímetros cúbicos (cm3),

decímetros cúbicos (dm3), metros cúbicos (m3)

Masa gramos (g), kilogramos (kg), miligramos (mg)

Tiempo segundos (s), minutos (min), horas (h), décimas

de segundo (ds), centésimas de segundo (cs)

Conversión de unidades II (cambios de prefijo)

Es importante que primero sepamos multiplicar potencias de igual base: xa·xb = x(a+b) Para realizar estos cambios de unidades seguiremos el siguiente procedimiento: 1. Cambiar el prefijo que nos dan por la correspondiente potencia de base 10. 2. Introducir dos potencias de base 10, deberán de ser idénticas, pero con el signo del exponente cambiado y deberá de ser una de ellas la equivalente al prefijo que queremos que aparezca. 3. Cambiamos la potencia por el prefijo que queremos que aparezca y multiplicamos las potencias que nos queden.

Ejemplo: 14 nm a km

14 nm = 14·10-9 m = 14·10-9·10-3·103 m = 14·10-9·10-3 km = 14·10-12 km

1) Realiza los siguientes cambios de unidades:

a. 24 mm a nm b. 3.78 dm a Gm c. 0.0004 km a Mm

1 centímetro = 0,3937 pulgadas

1 metro = 1.0936 yardas 1 metro = 3.2808 pies 1 metro = 39.370 pulgadas 1 metro = 100 centímetros

1 kilómetro = 0.6214 millas 1 kilómetro = 1000 metros 1 kilómetro = 100000 centímetros

1 metro cuadrado = 10000 centímetros cuadrados

1 kilómetro cuadrado = 0.3861 millas cuadradas 1 kilómetro cuadrado = 100 hectáreas 1 kilómetro cuadrado = 247.1 acres 1 kilómetro cuadrado = 1000000 metros cuadrados

1 centímetro cúbico = 1 mililitro

1 litro = 0,26418 galones U.S. 1 litro = 100 centilitros 1 litro = 1000 mililitros 1 litro = 1 decímetro cúbico 1 litro = 1000 centímetros cúbicos 1 litro = 11,09556 barriles U.S.

1 metro cúbico = 1000 litros 1 metro cúbico = 264,18 galones U.S. 1 metro cúbico = 6,29 barriles U.S. 1 metro cúbico = 1000000 centímetros cúbicos 1 metro cúbico = 1000 decímetros cúbicos

1 gramo = 1000 miligramos

1 kilogramo = 2.2046 libras 1 kilogramo = 1000 gramos 1 kilogramo = 1000000 miligramos

1 tonelada = 1000 kilogramos 1 tonelada = 1000000 gramos

1 año = 365.25 días

1 día = 24 horas 1 día = 1440 minutos

1 hora = 60 minutos 1 hora = 3600 segundos

1 minuto = 60 segundos 1 minuto = 600 décimas de segundo 1 minuto = 6000 centésimas de segundo

1 segundo = 100 centésimas de segundo

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Conversión de unidades III (Cambios complejos) 1) Utilizando todo lo que sabes realiza los siguientes cambios de unidades (cambios complejos):

50 km/h → m/s 10000 m2 → hectáreas 6 cm/s → km/h

6.13·103 kg/m3 → g/ml 3·108 m/s → km/s 9.8 m/s2 → km/h2

6.67·10-11 N·m2/kg2 → Din·cm2/g2 (dato: 1 N = 105 Din)

Conversión de unidades IV (Nuevas magnitudes)

Dato extra

ENERGÍA: Unidad de medida en el S.I. (sistema internacional) el J (Julio). Magnitud derivada: J = kg·m2/s2

¿Qué es la energía? Magnitud que nos mide la capacidad, que tiene aquellos sistemas que midamos, para provocar cambios. ¿Qué es la energía cinética? Es la energía (capacidad para provocar cambios) debida al movimiento que posee el sistema (un coche con velocidad, un columpio moviéndose…) ¿Qué es la energía potencial? Es la energía que posee un sistema debido a una determinada configuración “cargada” (un muelle estirado, un objeto elevado que se suelta, un arco pensionado, un hierro en la proximidad de un imán…)

Relaciones de igualdad:

1) Utilizando los factores de conversión (igualdades) que relacionan unidades de energía, realiza los cambios de unidades propuestos

Nota: si no tuviéramos la relación de igualdad entre las unidades implicadas, pero tuviéramos la relación de ambas con una tercera se realizará el cambio de unidades pasando por esa tercera unidad.

34.6 J → cal 3456.17 cal → Cal 17 BTU → J

0.345 J → erg 23.098 kW·h → J 14·10-17 e.V. → J

Situación de aprendizaje Ejercicio: Conversión de unidades y vectores.

Instrucciones: Empleando tus apuntes, tu libro de texto o cualquier otra fuente de las sugeridas, resuelve en hojas limpias que se anexaran a tu portafolio de evidencias los siguientes reactivos. 1. - Un automóvil de prueba se desplaza con una rapidez de 115 millas/hora. Cuál será su valor en: a) km/hr, b) ft/min, c) m/s y d) in/s. 2. - Un avión de prueba se desplaza con una rapidez de 415 km/hr. Cuál será su valor en: a) km/hr, b) ft/min, c) m/s y d) in/s. 3. - Una motocicleta se desplaza con una rapidez de 65 km/hr. Cuál será su valor en: a) km/hr, b) ft/min, c) m/s y d) in/s.

1 cal = 4.186 J 1 kW·h = 3600000 J 1 erg = 10-7 J

1 electrón voltio (e.V.) = 1.6·10-19 J 1 Cal (Cal con mayúscula) =1 kcal

1 unidad térmica británica (BTU) = 1055 J

1 tonelada de equivalente de petróleo (tep) = 41’86 GJ

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4. - Un helicóptero se desplaza con una rapidez de 58 millas/hora. Cuál será su valor en: a) km/hr, b) ft/min, c) m/s y d) in/s. 5. - Una fábrica de pinturas produce una pintura alquídalica, cuya producción semanal es de 5520 lt. Si dicha pintura será envasada en recipientes cilíndricos de 18 in de alto por 250 mm de diámetro, se desea saber el número de recipientes que se emplearan para envasar dicha pintura, así como el costo de los recipientes si cada uno tiene un costo de $ 3.75; 1 lt = 1000 cm3. 6. - Del problema anterior: Si se emplea una maquina envasadora automática, la cual por error ha trabajado al 100 % de la capacidad total de los recipientes, se desea conocer: a) error absoluto, b) error relativo y c) error porcentual, que cometió la maquina si en realidad debiese trabajar a 15/16 de la capacidad total del recipiente. 7. - Un ciclista se desplaza 1200 m hacia el oeste, posteriormente 2459 m hacia el sur. Determinar: a) distancia recorrida y b) desplazamiento realizado. Resolver gráficamente. 8. - Una persona se desplaza 200 m hacia el este, posteriormente 459 m hacia el norte. Determinar: a) distancia recorrida y b) desplazamiento realizado. Resolver gráficamente. 9. - Un jinete se desplaza 2200 m hacia el sur, posteriormente 1459 m hacia el este. Determinar: a) distancia recorrida y b) desplazamiento realizado. Resolver gráficamente. 10. - Un ciclista se desplaza 200 m hacia el oeste, posteriormente 459 m hacia el sur. Determinar: a) distancia recorrida y b) desplazamiento realizado. Resolver gráficamente. 11. - En un banco se mueve una caja fuerte sobre un plano inclinado de 25°. Determinar la fuerza mínima que se necesita para mover la caja fuerte a lo largo del plano inclinado y la fuerza que tiende a mantenerla en la superficie si el peso de dicha caja es de 980 N. Resolver gráfica y analíticamente. 12. - Las siguientes fuerzas actúan de manera simultánea sobre el mismo objeto: F1=350 N, 45°, F2=580 N, 112°, F3=260 N, 270° y F4=479 N, 300°. Determina la fuerza resultante del sistema. Resolver gráfica y analíticamente 13. - Las siguientes fuerzas actúan de manera simultánea sobre el mismo objeto: F1=1350 N, 35°, F2=2580 N, 102°, F3=1260 N, 270° y F4=4279 N, 320°. Determina la fuerza resultante del sistema. Resolver gráfica y analíticamente. 14. - Las siguientes velocidades han sido registradas en un automóvil de carreras: v1=90 km/hr, 25°, v2=58 km/hr, 132°, v3=60 km/hr, 250° y v4=79 km/hr, 360°. Determina la velocidad resultante del sistema. Resolver gráfica y analíticamente. 15. - Los siguientes desplazamientos se efectúan en el siguiente orden: D1=350 m, 35°, D2=580 m, 180°, D3=260 m, 240° y D4=479 m, 320°. Determina el desplazamiento resultante del sistema. Resolver gráfica y analíticamente.

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Turno Vespertino

Asignatura: Física I Bloque: II Cinemática



Nombre del Bloque: Cinemática Horas Asignadas por Bloque:

25

Propósito del Bloque: Utiliza los conocimientos de cinemática de manera crítica y reflexiva, para la solución de problemas de movimiento de los cuerpos, relacionados con situaciones de la vida cotidiana.



CG 4.1 Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas.


CG 5.2 Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones.


CG 5.6 Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información.

CDBE 9 Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.

CG 7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana.



Conocimientos Habilidades Actitudes Aprendizajes esperados Conceptos fundamentales de la cinemática.

Distancia.

Desplazamiento.

Rapidez.

Velocidad.

Aceleración. Movimiento en una Dimensión.

Movimiento rectilíneo uniforme.

Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.

Movimiento rectilíneo con diferentes aceleraciones.

Movimiento en dos dimensiones.

Parabólico.

Circular.

Reconoce la importancia de la cinemática en los diferentes tipos de movimiento. Asocia los fenómenos físicos relacionados con el movimiento de los cuerpos a los principios de la cinemática. Representa fenómenos de movimiento a través de modelos gráficos. Interpreta modelos gráficos que representan movimiento de los cuerpos.

Expresa de manera crítica sus ideas y muestra respeto por las demás opiniones. Expresa diversas opciones para dar solución a problemas de su contexto. Se relaciona con sus semejantes de forma colaborativa mostrando disposición al trabajo metódico y organizado.

1. Aplica los conceptos de la cinemática en fenómenos del movimiento, favoreciendo la expresión crítica de ideas de forma respetuosa, que permitan resolver problemas de su contexto.

2. Ilustra los tipos de movimientos en modelos gráficos, expresando diversas opciones para resolver problemas que se encuentran en su vida diaria.

3. Construye modelos gráficos de diferentes tipos de movimiento, mostrando disposición al trabajo metódico y organizado, permitiéndole comprender las diferentes variables y su aplicación en la vida cotidiana.

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Turno Vespertino

Asignatura: Física I Bloque: II Cinemática

Situación de aprendizaje

Teoría: Actividad.

Instrucciones: Encuentra las palabras de la lista que aparece a la izquierda en la siguiente sopa de letras.

MECANICA

CINEMATICA

DINAMICA

ESTATICA

CINÉTICA

VELOCIDAD

VECTOR

ESCALAR

ACELERACION

C A N I V A L E S A T Y I S

I M A C E L E R A C I O N A

N E G U I F I S C I O M E M

E P U S U M E C A N I C A T

M I E D O M S I L U V A M U

A C R E C R T E Z A B I U K

T H A D I N A M I C A N D R

I O M O S U T A N C I H A E

C M A R I B I L M I U L D S

A I R A R I C A N L A T I U

M N N U T S A T U C E R C J

A T I E Q U S I S I L U O N

S U B O T E Q E M A G A L I

I Y E S G I U S R O T C E V

N O L Y O L C A L S E T V O

U T H A N J I A S U M N O S

Instrucciones: Completa adecuadamente la siguiente tabla, colocando lo que se solicita.

Concepto Definición Textual del Libro de Texto (u otro) Interpretación Personal del concepto.

Escalar

Vector

Mecánica

Cinemática

Dinámica

Velocidad

Aceleración

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Instrucciones: Completa el siguiente esquema anotando en el espacio adecuado lo que se solicita. Donde se indica estudia coloca una breve descripción del concepto con tus propias palabras.

Instrucciones: Completa la siguiente tabla colocando en los espacios la información correcta a lo que se solicita, es necesario que realices en algunos casos el despeje matemático de alguna de las expresiones matemáticas que se te piden anteriormente.

Tipo de Movimiento

Concepto Expresión matemática del concepto

(formula)

Unidades de medida para los sistemas.

CGS MKS SI

Movimiento Rectilíneo Uniforme

(MRU)

Velocidad ( v ) Desplazamiento

( d ) Tiempo ( t )

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado

(MRUV)

Aceleración ( a )

Velocidad Inicial ( v0 ) Velocidad Final

( vf ) Tiempo ( t )

Son ejemplos

Se caracterizan

Son ejemplos

Sus cantidades son

Se divide en La Mecánica

Estudia: Estudia:

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Instrucciones: Resuelve el siguiente crucigrama, utilizando las actividades anteriores.

Preguntas. 1. Es el cambio que sufre la velocidad de un cuerpo con

el tiempo. 2. Parte de la mecánica que estudia los diferentes

movimientos sin importar las causas. 3. Parte de la física que estudia los movimientos y

causas de este. 4. Cantidad física que queda definida solo con su

magnitud. 5. Es el cambio que sufre el desplazamiento de un

cuerpo con el tiempo. 6. Cantidad física que queda definida con indicar su

magnitud, dirección y sentido. 7. Parte de la mecánica que estudia las diferentes

causas que originan el movimiento de los cuerpos.

1

2

4

3

6

5

7

Instrucciones: Empleando tus apuntes, tu libro de texto o cualquier otra fuente de consulta, coloca en el paréntesis la respuesta correcta. 1 - ( ) Es la rama de la física que se encarga de estudiar los movimientos y estados de los cuerpos.

a) Optica b) Mecánica c) Electricidad d) Magnetismo 2. - ( ) Estudia las diferentes clases de movimientos sin atender las causas que los producen.

a) Cinemática b) Cinética c) Dinámica d) Estática

3. - ( ) Estudia las diferentes clases de movimientos atendiendo las causas que los producen.

a) Cinemática b) Cinética c) Dinámica d) Estática

4. - ( ) Un sistema de referencia es absoluto cuando toma en cuenta un sistema:

a) Fijo de referencia b) Fijo de rotación c) Fijo relativo d) Fijo de traslación

5. - ( ) Un sistema de referencia es relativo cuando considera móvil al:

a) Sistema de referencia b) Objeto c) Sistema absoluto d) Sistema de traslación

6. - ( ) Cantidad que únicamente representa la magnitud de la velocidad.

a) Velocidad b) Aceleración c) Desplazamiento d) Rapidez

7. - ( ) Se define como la variación del desplazamiento entre el tiempo transcurrido.

a) Velocidad b) Aceleración c) Desplazamiento d) Rapidez

8. - ( ) Se define como la variación de la velocidad de un móvil en cada unidad de tiempo.

a) Rapidez b) Aceleración c) Velocidad d) Desplazamiento

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9. - ( ) Son las unidades de la aceleración en el sistema internacional.

a) m/s b) m/s2 c) m/min d) m/min2

10. - ( ) Cuando un móvil sigue una trayectoria recta en la cual realiza desplazamientos iguales en tiempos iguales, efectúa un:

a) MRU b) MRUV c) MCU d) MCUV

11. - ( ) Cuando un móvil sigue una trayectoria recta en la cual su velocidad cambia con el paso de los tiempos, efectúa un:

a) MRU b) MRUV c) MCU d) MCUV

12. - ( ) En una gráfica desplazamiento - tiempo, la pendiente de la cueva representa:

a) La aceleración b) La velocidad c) El desplazamiento d) La rapidez

13. - ( ) Si la aceleración es igual a cero se tiene que:

a) Vo < Vf b) Vo > Vf c) Vo = Vf d) Vo = Vf

14. - ( ) Si la aceleración es positiva se tiene que:

a) Vo < Vf b) Vo > Vf c) Vo = Vf d) Vo = Vf

15. - ( ) Si un cuerpo desciende sobre la superficie de la Tierra y no sufre ninguna resistencia originada por el aire, este se mueve en:

a) Movimiento circular b) Tiro vertical c) Movimiento parabólico d) Caída libre

16. - ( ) Un cuerpo que cae libremente por el vacío se caracteriza por tener:

a) Cambio en su dirección b) Cambio uniforme en la velocidad

c) Velocidad constante d) Aceleración variable

17. - ( ) Cuando un cuerpo es lanzado verticalmente hacia arriba, la aceleración de la gravedad tiene un valor de:

a) - 9.8 m2/s2 b) + 9.8 m/s2 c) - 9.8 m/s2 d) + 9.8 m2/s2

18. - ( ) Cuando un cuerpo es lanzado verticalmente hacia abajo, la aceleración de la gravedad tiene un valor de:

a) - 9.8 m2/s2 b) + 9.8 m/s2 c) - 9.8 m/s2 d) + 9.8 m2/s2

19. - ( ) Cuando un cuerpo es lanzado verticalmente hacia arriba, su velocidad:

a) Aumenta b) No cambia c) Se incrementa d) Disminuye

18. - ( ) En el movimiento parabólico la velocidad vertical en todo momento se comporta:

a) Constante b) Variando c) Aumentando d) Disminuyendo

19. - ( ) Es un ejemplo de movimiento realizado por un cuerpo en dos dimensiones o sobre un plano.

a) M. Parabólico b) MRU c) MRUV d) MCU

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20. - ( ) En el movimiento parabólico la velocidad horizontal en todo momento se comporta:

a) Constante b) Variando c) Aumentando d) Disminuyendo

21. - ( ) El movimiento horizontal en el tiro parabólico es del tipo:

a) MRU b) MCU c) MRUV d) MCUV

22. - ( ) Los dos movimientos que se presentan en el movimiento parabólico no interfieren entre sí, porque ambos son:

a) Iguales b) Independientes c) Dependientes d) Semejantes

23. - ( ) El movimiento vertical en el tiro parabólico es del tipo:

a) MRU b) MCU c) MRUV d) MCUV

Situación de aprendizaje Ejercicio: Cinemática. Instrucciones: Empleando tus apuntes, tu libro de texto o cualquier otra fuente de las sugeridas, resuelve en hojas limpias que se anexaran a tu portafolio de evidencias los siguientes reactivos.

1. El tiempo que tarda la luz del Sol en alcanzar a la tierra es de 500 s y su velocidad de 300 000 km/s. Calcular la distancia que separa al Sol de la tierra.

2. El tiempo que tardo un proyectil en alcanzar a su blanco es de 500 s y su velocidad de 100 km/min. Calcular la distancia que separa el proyectil de su blanco.

3. Determinar el tiempo que empleara un corredor de maratones en recorrer 42.23 km, si se desplaza con una rapidez de 2.5 m/s.

4. Encuentre la distancia en metros que recorrerá un ciclista durante 7 s, si lleva una velocidad media de 30 km/hr al oeste.

5. Un auto parte del reposo con una aceleración de 4 m/s2. Calcular la distancia que recorre y la velocidad que alcanza en 10 s.

6. Un avión parte del reposo con una aceleración de 7 m/s2. Calcular la distancia que recorre y la velocidad que alcanza en 18 s.

7. Una bala que viaja horizontalmente con una rapidez de 35 m/s choca contra una tabla perpendicular a la superficie, la atraviesa y sale por el otro lado con una velocidad de 21 m/s. Si la tabla es de 4 cm de grueso. ¿Cuánto tiempo se toma a la bala atravesarla?

8. Un auto parte del reposo con una aceleración de 4 m/s2. Calcular la distancia que recorre y la velocidad que alcanza en 10 s.

9. Un tren se mueve con una velocidad de 50 km/hr sobre una vía que es paralela a una carretera por donde un automóvil corre desde el reposo con una aceleración de 2 m/s2. Suponiendo que el tren le lleva una ventaja de 200 m, ¿Qué distancia tiene que recorrer el automóvil para alcanzar el tren?

10. Un ciclista se mueve con una velocidad de 30 km/hr sobre una vía que es paralela a una carretera por donde un motociclista corre desde el reposo con una aceleración de 1.5 m/s2. Suponiendo que el ciclista le lleva una ventaja de 100 m, ¿Qué distancia tiene que recorrer el motociclista para alcanzar al ciclista?

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11. Desde un helicóptero se dejan caer cajas con alimentos y medicinas para una población aislada, las cajas tardan en tocar el piso 10 s, a) ¿a qué altura se encontraba el helicóptero? b) ¿conque velocidad chocan las cajas contra el suelo?

12. Se deja caer una moneda desde la azotea de un edificio de 50 m de altura, calcular: a) ¿en cuánto tiempo recorre la mitad de su altura?, b) ¿a qué altura respecto del piso se encuentra a los 3 s de haberse soltado?, c) ¿cuál es su velocidad en ese punto?

13. Se deja caer una piedra desde un puente de 30 m de altura, calcular: a) ¿en cuánto tiempo recorre la mitad de su altura?, b) ¿a qué altura respecto del piso se encuentra a los 2 s de haberse soltado?, c) ¿cuál es su velocidad en ese punto?

14. Se deja caer una pelota desde un edificio de 60 m de altura, calcular: a) ¿en cuánto tiempo recorre la mitad de su altura?, b) ¿a qué altura respecto del piso se encuentra a los 2.5 s de haberse soltado?, c) ¿cuál es su velocidad en ese punto?

15. Un bateador de béisbol golpea una pelota que sale disparada verticalmente hacia arriba con una velocidad de 15 m/s, a) calcular la altura alcanzada, y b) el tiempo que tarda la pelota en el aire.

16. Una moneda lanzada hacia arriba tarda 3.2 s en el aire antes de chocar contra el piso. a) ¿Hasta qué altura subió?, b) ¿conque velocidad llaga al piso?

17. Una piedra lanzada hacia arriba tarda 2.8 s en el aire antes de chocar contra el piso. a) ¿Hasta qué altura subió?, b) ¿conque velocidad llaga al piso?

18. Un jugador de fútbol americano lanza el balón con una velocidad de 80 km/hr y un ángulo de 25º respecto de la horizontal, el receptor se encuentra a 45 m de distancia, ¿conque velocidad debe correr el receptor para atrapar la pelota?

19. Un cañón hace fuego y el proyectil sale disparado con una velocidad de 100 m/s y con un ángulo de 30º respecto de la horizontal, ¿a qué distancia del cañón cae el proyectil a tierra?, ¿Cuánto tiempo tarda en caer? y ¿cuál es la máxima altura que alcanza?

20. Un objeto es lanzado horizontalmente con una velocidad de 25 m/s desde 1.2 m del piso, ¿cuánto tiempo tarda en caer al piso?, ¿a qué distancia de la persona llega el objeto?

21. Una persona se encuentra a 35 m de una casa, lanza una piedra con una velocidad de 20 m/s y con un ángulo de 30º con la horizontal. A) ¿En cuánto tiempo chocará contra el piso si no encuentra obstáculo en su camino?, b) ¿romperá el vidrio de la ventana de 50 cm, si se cumplen las condiciones del enunciado del problema?

22. Las ruedas de un automóvil tienen 60 cm de diámetro. Calcular con qué velocidad angular giran cuando el automóvil se desplaza a 72 km/h.

23. Un coche que va a 20 m/s recorre el perímetro de una pista circular en un minuto.

a) Determinar el radio de la misma b) ¿Tiene aceleración el coche? En caso afirmativo, determina su módulo, su dirección y su sentido.

24. Un coche recorre con velocidad constante una circunferencia de 50 cm de radio con una frecuencia de 10 Hz. Determina:

a) El período, b) La velocidad angular y lineal; y c) Su aceleración

25. Un disco de 20 cm de radio gira a 33.33 rpm. Halla su velocidad angular, la velocidad lineal y la aceleración centrípeta de:

a) Un punto de su periferia, b) Un punto situado a 10 cm del centro, c) ¿Cuánto tiempo tardará el disco en girar 780º?, d) ¿Y en efectuar 15 revoluciones?

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26. Calcular la velocidad lineal de un punto de la periferia de un volante de 40 cm de radio, si da 50 vueltas en 20 segundos.

27. El borde de una rueda lleva una velocidad de 14 m/s, da 140 vueltas en 2/3 de minuto. Calcular cuánto mide el radio.

28. Dos amigos suben en un tiovivo. Carlos se sienta en un elefante situado a 5 m del centro,

y Antonio escoge un coche de bomberos situado a sólo 3.5 m del centro. Ambos tardan 4 min

en dar 10 vueltas.

a) ¿Se mueven con la misma velocidad lineal? ¿Y con la misma velocidad angular? Razónalo. b) Calcula las velocidades lineal y angular de ambos.

29. La rueda de una bicicleta tiene 30 cm de radio y gira uniformemente a razón de 25 vueltas

por minuto. Calcula: a) La velocidad angular, en rad/s. b) La velocidad lineal de un punto de la periferia de la rueda.

30. Un satélite describe un movimiento circular uniforme alrededor de la Tierra. Si su

velocidad angular es de 0.4 vueltas por hora, calcula el número de vueltas que da en un día.

31. Una noria de 40 m de diámetro gira con una velocidad angular constante de 0.125 rad/s. Averigua: a) La distancia recorrida por un punto de la periferia en 1 min; b) El número de vueltas que da la noria en ese tiempo.

32. Las aspas de un ventilador giran uniformemente a razón de 90 vueltas por minuto.

Determina: a) su velocidad angular, en rad/s; b) la velocidad lineal de un punto situado a 30 cm del centro; c) el número de vueltas que darán las aspas en 5 min.

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Dirección General del Bachil le rato Centro de Estudios de Bachillerato 1/4


Turno Vespertino

Asignatura: Física I Bloque: III Dinámica



Nombre del Bloque: Dinámica. Horas Asignadas por Bloque:

20

Propósito del Bloque: Aplica los conocimientos de la dinámica relacionándolos con su entorno, para comprender de manera consciente e informada sobre la relación entre fuerza y movimiento.



CG 5.6 Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información.


CG 6.4 Estructura ideas y argumentos de manera clara, coherente y sintética.



CDBE 9 Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.

CDBE 10

Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.


Conocimientos Habilidades Actitudes Aprendizajes esperados

Leyes del movimiento de Newton.

Definiciones de las leyes.

Fuerza de rozamiento.

Fuerza normal.

Aplicaciones de la segunda Ley de Newton.

Ley de la Gravitación Universal. Leyes de Kepler.

Identifica las fuerzas que intervienen en el movimiento de los cuerpos y distingue sus características. Asocia las Leyes de Newton con el movimiento de los cuerpos. Explica la relación entre la masa de los cuerpos y la distancia que los separa con respecto a la fuerza de gravedad. Explica el movimiento de los planetas en el sistema solar a través de las Leyes de Kepler.

Muestra flexibilidad y apertura a diferentes puntos de vista. Afronta retos asumiendo la frustración como parte de un proceso. Muestra innovación y diversas formas de expresarse en su contexto. Aporta ideas en la solución de problemas promoviendo su creatividad.

1. Explica las fuerzas que intervienen en el movimiento de los cuerpos, favoreciendo su creatividad para describirlas en los fenómenos de su entorno.

2. Emplea las Leyes de Newton sobre el movimiento de los cuerpos, mostrando flexibilidad y apertura en la resolución de problemas de su entorno.

3. Demuestra la Ley de la gravitación universal, favoreciendo su creatividad, en la resolución de problemas de fenómenos naturales de su entorno.

4. Emplea las Leyes de Kepler a través de modelos, fomentando el trabajo colaborativo, para mostrar el movimiento de los planetas en el sistema solar. Favoreciendo la comprensión de fenómenos naturales.

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Turno Vespertino

Asignatura: Física I Bloque: III Dinámica


Isaac Newton 1642- 1727

Cuando finalmente se publicó en 1687, los “Principios” crearon una ola de

excitación que trascendió la Royal Society y cubrió todo el mundo. Con

Newton se comprendió el gran esquema del universo; el ser humano extendió

su poder más allá de las estrellas.

Tan deslumbrante y difícil era este trabajo que pocos podían comprenderlo,

tendría que pasar un siglo antes que la comunidad científica fuera capaz de

asimilar todo el significado de la teoría.

La mecánica newtoniana reinaría sin discusión y supremacía hasta 1905 cuando

Einstein recogió la antorcha y vio todavía más profundamente.

Situación de aprendizaje Ejercicio: Las Leyes de Newton. Instrucciones: Empleando tus apuntes, tu libro de texto o cualquier otra fuente de las sugeridas, resuelve en hojas limpias que se anexaran a tu portafolio de evidencias las siguientes preguntas. 1) La explicación del movimiento de los cuerpos fue cambiando a lo largo del tiempo. Una de las antiguas

interpretaciones se debe a Aristóteles que lo clasificaba en movimiento natural y violento. ¿A qué se refiere cada una de estas categorías? Ejemplifiquen cada situación.

2) Dentro de las teorías aristotélicas ¿cuál era el estado natural de los objetos? 3) ¿Qué idea se tenía acerca del lugar que ocupaba la Tierra? ¿Cómo se justificaba esa situación? 4) ¿Qué idea reformuló Nicolás Copérnico en el siglo XVI?

5) A pesar de no haber sido el primero, Galileo cuestionó de manera decisiva las ideas aristotélicas. ¿Qué tuvo de

particular el trabajo de Galileo?

6) En el texto se mencionan dos experimentos realizados por Galileo utilizando planos inclinados ¿A qué conclusión llegó analizando los resultados?

7) ¿Qué es la fricción? ¿Cuál es su origen? 8) Según el punto de vista de Galileo ¿qué ocurre con el movimiento de un objeto cuando no hay fricción? 9) ¿Qué es la inercia? 10) ¿Qué dice la primera ley de Newton? ¿Con qué otro nombre se conoce a esta ley? 11) ¿Qué es la masa de un objeto? 12) ¿Por qué se dice que la masa es una medida de la inercia?

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13) ¿Qué diferencia hay entre los conceptos de masa, volumen y peso de un cuerpo? 14) Mencionen las unidades en que suelen expresarse las tres magnitudes anteriores. 15) Siete chicos están jugando a tirar de la soga, del lado izquierdo hay 4 jugadores y del lado derecho hay 3. Cada

jugador tira para su lado con la fuerza que se indica en la figura.

a) ¿Cuál es la fuerza total que hace el grupo de la derecha? b) ¿Cuál es la fuerza total que hace el grupo de la izquierda? c) ¿Hacia qué lado se moverá la soga y con qué fuerza? A esta última fuerza se la llama fuerza “resultante” sobre la soga y es la fuerza total que siente un cuerpo cuando sobre el se aplican varias fuerzas en simultáneo.

d) Si se sumara un quinto jugador al equipo de la derecha ¿Qué fuerza tendría que hacer para empatar la competencia?

Ejercicio: Fuerza, masa y aceleración 16) Escriba la ecuación que relaciona la fuerza, la masa y la aceleración: 17) Empleando tus apuntes, tu libro de texto o cualquier otra fuente de las sugeridas, resuelve en hojas limpias que

se anexaran a tu portafolio de evidencias los siguientes reactivos.

a)¿Cuál es la masa de un cuerpo si se sabe que cuando se le aplica una fuerza de 30 N adquiere una aceleración de 2 m/s2?

b) ¿Cuál es la masa de un cuerpo sabiendo que cuando se le aplica una fuerza de 26 N adquiere una aceleración de 2 m/s2? 18) ¿Qué fuerza debe aplicarse a un cuerpo de masa igual a 5 kg para que adquiera una aceleración de 3 m/s2? 19) Un auto de 1000 kg puede desarrollar una aceleración de 2 m/s2,

a) Calculen la fuerza que impulsa al auto. b) Si el motor desarrolla la misma fuerza calculada en el punto anterior, y además remolca a otro auto de

igual masa, ¿con qué aceleración se moverán?

20) Si un camión cargado con 8000 kg puede acelerarse a 1 m/s2 y de pronto pierde la carga de tal manera que su masa es 3/4 de la masa inicial, a)¿Cuánto vale la nueva masa? b)¿qué aceleración puede desarrollar si la fuerza impulsora es la misma?

21) Si un cuerpo se encuentra sometido a la acción de una única fuerza, indiquen si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F):

Si se triplica la fuerza que actúa sobre un cuerpo, su aceleración disminuye a la tercera parte.

Si la fuerza que actúa sobre un cuerpo disminuye a la mitad, su velocidad también disminuye a la mitad.

Si la fuerza que actúa sobre un cuerpo aumenta al doble, su aceleración también aumenta al doble.

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Ejercicio: Peso, masa, fuerza y aceleración

22) Un cuerpo tiene una masa de 4,5 kg ¿Cuánto pesará en la Tierra? Expresen la respuesta en N.

23) Si se tiene en la Tierra un cuerpo de 8 kg. Calculen:

a) El peso del cuerpo en la Tierra. b) Los valores de la masa y el peso de dicho cuerpo en la Luna (gLuna = 1,6 m/s2)

24) Un cuerpo pesa 94 N en la superficie de la Tierra ¿Cuánto vale su masa?

25) ¿Cuál es el peso del cuerpo del problema anterior en la Luna, donde la aceleración de la gravedad vale aproximadamente 1,6 m/s2?

26) ¿Cuál es la intensidad de la fuerza que acelera a un cuerpo de masa 1 kg cuando cae en el vacío cerca de la

superficie terrestre?

27) ¿Por qué, en el vacío, si un cuerpo es más pesado que otro y se los suelta desde la misma altura, ambos caen con la misma velocidad?

video sugerido: http://www.youtube.com/watch?v=DU1jzuqT7rU

28) Sobre un auto de 500 kg de masa, inicialmente en reposo, se aplican dos fuerzas F1= 3000 N y F2= 500 N. Para

cada una de las situaciones indiquen para que lado se moverá y cuál será la aceleración.

29) Sobre un cuerpo se ejercen dos fuerzas ambas con la misma dirección y sentido. Si una fuerza es de 10 N y otra

de 20 N, ¿cuál es la fuerza total que actúa sobre el mismo? Dibujen las dos fuerzas y la fuerza resultante.

30) En la tierra, un cuerpo que pesa 300 N es empujado hacia arriba con una fuerza de 900 N.

a. Esquematicen la situación dibujando las dos fuerzas en escala.

b. ¿Cuánto vale la fuerza total sobre el cuerpo?

c. ¿Con qué aceleración se mueve?

F2

F2

Caso A Caso B

Caso D Caso C

F2

F1

F1

F1

F2

F1

http://www.youtube.com/watch?v=DU1jzuqT7rU

P á g i n a 25 | 37

31) La caja de la figura pesa 40 N a) ¿Qué fuerza se debe ejercer sobre ella para que la fuerza total sea de 30 N hacia abajo? Esquematícenlo. b) ¿Qué fuerza se debe ejercer para que la fuerza total sea de 30 N hacia arriba? Hagan otro

dibujo y esquematícenlo.

32) Una caja de 4 kg de masa se sumerge en agua, como consecuencia de ello recibe un empuje hacia arriba de 10 N. a) ¿Cuánto vale el peso de la caja? b) Esquematicen la situación dibujando las dos fuerzas en escala. c) Si una persona se sumerge en el agua para sostener la caja, ¿qué fuerza deberá realizar? d) ¿Por qué en el agua parece que las cosas pesan menos? ¿O es que verdaderamente pesan menos? e) La caja ¿se hunde o sube hacia la superficie? f) ¿Con que aceleración se mueve?

33) Si la fuerza de fricción que se ejerce sobre una caja que se desliza es de 100 N, ¿cuánta fuerza se debe aplicar para que la velocidad sea constante? ¿Cuál es la fuerza total que se ejerce sobre la caja? ¿Cuál es la aceleración?

34) Un avión a reacción vuela a 10.000 m de altura con velocidad constante mientras sus motores producen un empuje constante de 80.000 N. ¿Cuál es la aceleración del avión? ¿Cuál es el valor de la fuerza de fricción que origina el aire?

35) Una persona está parada dentro de un ascensor. Comparen la intensidad de la fuerza que el piso del ascensor

ejerce sobre sus pies con el peso de la persona en las siguientes situaciones: a) El ascensor está quieto. b) Sube con velocidad constante. c) Baja con velocidad constante. d) Sube aumentando su rapidez. e) Sube disminuyendo su rapidez. f) Baja aumentando su rapidez. g) Baja disminuyendo su rapidez.

36) Un cuerpo que pesa 50 N se apoya en un colchón de aire de modo que la fuerza de rozamiento es tan pequeña que se puede despreciar.

a) Si se le aplica una fuerza de 20 N ¿se mueve, o para que se mueva la fuerza debe ser mayor al peso?

b) Si se mueve, ¿con qué aceleración lo hace?

37) Un auto marcha en un camino recto y horizontal. Hagan un esquema e indiquen con vectores las fuerzas que actúan sobre el vehículo en cada uno de los siguientes casos: a) El auto marcha con velocidad constante. b) Aumenta la rapidez del auto. c) Disminuye la rapidez del auto. d) El auto está detenido. e) Considerando que el sentido de movimiento del auto es el positivo ¿en cuál de los casos anteriores la fuerza

total es cero? ¿En cuál la fuerza total es positiva? ¿En cuál es negativa? f) De las cuatro situaciones del ejercicio ¿Cuáles relacionaría con la primera ley de Newton? ¿Cuáles

relacionaría con la segunda ley de Newton? ¿Por qué?

P=40N

Mesa con agujeritos por

donde sale aire para generar

un colchón de aire. Tipo

“Tejo”

F=20N

P á g i n a 26 | 37

38) Un auto pesa 8000 N y se está moviendo hacia adelante con el motor encendido. No presenta rozamiento. a) ¿Cuánto vale la masa del auto? b) Si la fuerza impulsora es de 640 N, ¿Con qué aceleración se desplaza? c) ¿Cuánto debe valer fuerza impulsora para que el auto se desplace con una aceleración de 2 m/s2? d) ¿Cuánto debe valer fuerza impulsora para que se desplace con velocidad constante?

39) Un paracaidista junto con su paracaídas tienen una masa de 150 kg. Si la fuerza de rozamiento con el aire es de

1200 N: a) Esquematicen las fuerzas aplicadas. Indiquen su valor en Newton. b) ¿Cuál es la aceleración? c) ¿Cuánto debería valer la fuerza de rozamiento con el aire para que caigan con velocidad constante?

40) Una caja de 5 kg de masa, esta inicialmente quieta cuando se le aplica una fuerza de 12 N durante 6 segundos.

Si se desprecia el rozamiento: a) ¿Cuál será la velocidad alcanzada y la distancia total recorrida a los 6 segundos? b) Grafiquen la fuerza total aplicada en función del tiempo. c) Grafiquen la aceleración en función del tiempo. d) Grafiquen la velocidad en función del tiempo. e) Grafiquen la posición en función del tiempo.

Ejercicio: Problemas de opción múltiple (o verdadero o falso).

41) Respecto de las fuerzas aplicadas sobre un cuerpo podemos afirmar que:

a. Es posible que no actúen fuerzas sobre el cuerpo y esté moviéndose con velocidad variable. b. Para que un cuerpo se acelere la sumatoria de las fuerzas que actúan sobre él debe ser igual a cero. c. Para que un cuerpo se acelere la sumatoria de las fuerzas que actúan sobre él debe ser distinta de

cero. d. Siempre que se aplique una única fuerza constante sobre un cuerpo, su velocidad será constante.

42) Respecto a la diferencia entre el peso y masa, se puede decir que:

a. El peso es un caso particular de fuerza y debe medirse en Newton. b. Se puede bajar de peso sin bajar de masa, por ejemplo viajando a la Luna. c. En la tierra se puede bajar de masa sin bajar de peso, por ejemplo realizando mucha gimnasia.

43) ¿Qué tipo de movimiento le imprime una fuerza constante a un objeto de masa fija?

a) Un movimiento con aceleración constante. b) Un movimiento con velocidad constante. c) Un movimiento con una aceleración que va aumentando a medida que aumenta la velocidad.

44) A una caja que está inicialmente en reposo en el punto A, se la empuja con una fuerza constante, desde A hasta

B y luego se la suelta. Sólo hay rozamiento en las zonas rayadas (zonas CD y EF). Indiquen si las siguientes afirmaciones son verdaderas:

En cada una de las siguientes preguntas decidir si las respuestas son verdaderas o falsas (puede

haber más de una de cada opción)

P á g i n a 27 | 37

Se detendrá en el punto B.

Se detendrá en el punto G.

Es posible que se detenga en alguno de los tramos CD y EF.

Es posible que se detenga en alguno de los tramos DE y FG.

Se puede afirmar que no se detendrá nunca.

Es posible que no se detenga nunca.

45) En cada uno de los siguientes dibujos interaccionan 2 cuerpos (pueden ser personas o cosas). 46) Indiquen con vectores las fuerzas que actúan sobre cada uno de ellos.

47) ¿Qué dice la ley de la acción y la reacción o tercera ley de Newton? ¿Cómo se relaciona con lo realizado en este ejercicio?

48) En el ejercicio 48 los cuerpos que interactúan están en contacto. ¿Pueden actuar fuerzas entre cuerpos que no están en contacto? Analicen los siguientes casos, dibujando los pares de acción y reacción.

Barra de hierro

Imán

Caso B

Tierra

Luna

Caso A

P á g i n a 28 | 37

Situación de Aprendizaje Teoría: Actividad.

Instrucciones: Resuelve el siguiente crucigrama

Horizontales. Verticales.

1. Ley de Newton que establece: a toda fuerza se opone otra igual con la misma dirección, pero en sentido contrario.

2. Resistencia siempre presente en el movimiento que ocurre cuando dos materiales están en contacto uno con otro.

3. Es la capacidad de los cuerpos, capaz de producir trabajo.

4. Es la medida cuantitativa de la inercia. 5. Energía producida por ondas electromagnéticas. 6. Es todo aquello capaz de producir deformación o

movimiento. 7. Energía que posee un cuerpo, debido a la posición

que ocupa en el espacio. 8. Magnitud escalar producida solo cuando una fuerza

mueve un cuerpo en su misma dirección. 9. Es la unidad de la energía cinética. 10. La aceleración es inversamente proporcional a la

masa de un cuerpo, es el enunciado de esta ley de Newton.

11. Unidad de la potencia mecánica.

1. Son las variables de la fórmula de la potencia en función de la velocidad.

2. Unidad de medición de la fuerza. 3. Rama de la física que se fundamenta en las leyes de

Newton. 4. Se conoce también como ley de la inercia de Newton. 5. Es la rapidez con que se desarrolla el trabajo mecánico. 6. La masa de un cuerpo es la medida de la: 7. Es la fuerza gravitacional que ejerce la tierra sobre los

cuerpos. 8. Energía que posee un cuerpo debido a su movimiento.

4 1

3 6

2

3

4

5

1 2 6 5 7 8

7

8

9

10

11

Instrucciones: Contesta Falso o Verdadero las siguientes preguntas. 1. - Una medida de la inercia de un objeto se obtiene por su masa.

2. - Un objeto pesa 300 N en la tierra y 50 N en la luna. Siempre tendrá menos inercia en la luna.

3. - La unidad de fuerza newton es equivalente a kr-m/s.

P á g i n a 29 | 37

4. - La segunda ley de Newton del movimiento relaciona la aceleración de un objeto sobre el que actúa una fuerza neta que es inversamente proporcional a su masa.

5. - Una fuerza del par de fuerzas de acción - reacción puede, o no producir un cambio en la velocidad.

6. - El par de fuerzas de la tercera ley de Newton siempre actúan sobre el mismo objeto.

7. - El coeficiente de fricción cinético es por lo general mayor que el coeficiente estático de fricción.

8. - La fuerza de la gravitación universal es directamente proporcional a la distancia de separación entre los cuerpos.

9. - En la ley de la gravitación universal, si las masas de los cuerpos es grande, la fuerza será grande.

10. - Al expresar el trabajo, se puede usar las unidades de N-m.

11. - El trabajo es una medida de trasferencia de energía.

12. - Esta es una unidad de potencia mecánica: Watt-s.

13. - La energía potencial de un cuerpo es la capacidad que tiene para realizar trabajo mecánico, debido a la posición que ocupa en el espacio.

14. - La energía cinética que tiene un cuerpo antes de chocar contra el piso cuando es soltado en caída libre, es diferente a la energía potencial del mismo antes de soltarlo.

15. - Las unidades de la energía son las mismas unidades que se emplean para la potencia mecánica.

Situación de Aprendizaje Ejercicios: Problemas Instrucciones: Empleando tus apuntes, tu libro de texto o cualquier otra fuente de las sugeridas, resuelve en hojas limpias que se anexaran a tu portafolio de evidencias las siguientes preguntas. 1. - Un bloque se desliza hacia abajo con una velocidad constante por un plano inclinado de 37º con la horizontal. ¿Cuál es el coeficiente de fricción entre el bloque y el plano?

Considere: Fx = 0 = mgSen f d y Fy = 0 = N - mgCos

a) 0.75 b) 0.85 c) 0.65 d) 0.45

2. - Tres fuerzas actúan sobre un objeto que se mueve en una línea recta con una rapidez constante. Si

dos de las fuerzas son:

F1 = 4.5 Nx - 1.5 Ny, y F2 = -3.5 Nx - 1.0 Ny; ¿cuál es la tercera fuerza?

a) F3 = -1.0 Nx - 2.5 Ny b) F3 = 5.0 Nx - 2.5 Ny c) F3 = -1.0 Nx + 2.5 Ny d) F3 = -5.0 Nx + 2.5 Ny

3. - Un auto móvil que viaja a 72 km/hr a lo largo de un camino recto y plano se detiene uniformemente en

una distancia de 40.0 m. Si el automóvil pesa 8.8x103 N ¿Cuál es la fuerza de sus frenos?

a) 4.49x10-3 N b) - 4.49x103 N c) 44.9x103 N d) - 4. 9x103 N

P á g i n a 30 | 37

4. - Un montacargas es diseñado para dar una aceleración máxima de 0.45 m/seg2 a una carga máxima

de 9.5x102 Kg. Cuál es la tensión en el cable de soporte cuando esta carga viaja: a) Hacia arriba y b) Hacia

abajo.

a) 9737.5 N y - 8882.5 N b) - 9737.5 N y 8882.5 N c) 973.75 N y - 888.25 N d) - 973.75 N y 888.25 N

5. - La fuerza gravitacional entre dos cuerpos es de 5.7x10-6 N. Si las masas de los cuerpos son de 2000

kg y 5436 kg, determinar la distancia que existe entre ellos.

a) 112.8 m b) 21.18 m c) 211.8 m d) 11.28 m

P á g i n a 31 | 37



Turno Vespertino

Asignatura: Física I Bloque: IV Trabajo, Energía y Potencia



Nombre del Bloque: Trabajo, Energía y Potencia. Horas Asignadas por Bloque:

15

Propósito del Bloque: Utiliza los conceptos de trabajo, energía y potencia, favoreciendo un pensamiento crítico, valorando las consecuencias sobre el uso de la energía en su vida diaria.



CG 3.2 Toma decisiones a partir de la valoración de las consecuencias de distintos hábitos de consumo y conductas de riesgo.

CDBE 2 Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

CG 5.2 Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones.


CG 6.2 Evalúa argumentos y opiniones e identifica prejuicios y falacias.

CDBE 11

Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de impacto ambiental.


CG 11.3 Contribuye al alcance de un equilibrio entre los intereses de corto y largo plazo con relación al ambiente.


Conocimientos Habilidades Actitudes Aprendizajes esperados

Trabajo. Energía.

Potencial.

Cinética. Ley de la conservación de la energía. Potencia.

Describe las características de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo para producir un trabajo. Distingue las situaciones de energía presentadas en un cuerpo. Asocia la potencia de una fuerza, con la rapidez que esta realiza un trabajo.

Favorece un pensamiento crítico ante las acciones humanas de impacto ambiental. Reflexiona sobre diferentes posturas como parte de un proceso. Actúa de manera congruente y consciente previniendo riesgos.

1. Calcula el trabajo y la energía que puedan tener los cuerpos, a través de la ley de la conservación de la energía, favoreciendo su pensamiento crítico sobre diferentes situaciones de su vida cotidiana.

2. Experimentar con situaciones de su vida diaria donde se aprecien cambios de: Energía Trabajo Energía Energía Energía Trabajo + Energía favoreciendo un pensamiento crítico ante sus acciones y el impacto que puedan tener en medio ambiente.

3. Aplica el concepto de potencia para medir el consumo de la energía en los aparatos utilizados, reflexionando sobre el impacto ambiental de los mismos en su entorno y favoreciendo un comportamiento consciente con el medio ambiente.

P á g i n a 32 | 37

Situación de Aprendizaje Teoría: Actividad.

Instrucciones: Resuelve el siguiente crucigrama.

Horizontales Verticales

1 - Magnitud escalar producida solo cuando una fuerza mueve un cuerpo en su misma dirección. 3 - Unidad practica de potencia mecánica que equivale a 746 W. 5 - Energía que se genera por el flujo de electrones a través de un conductor. 7 - Es la capacidad que poseen los cuerpos para realizar un trabajo mecánico. 9 - Energía producida cuando las substancias reaccionan entre sí. 11 - Unidad de la potencia mecánica en el S.I. 13 - Energía que se origina por las partículas atómicas.

2 - Energía que posee un cuerpo en función de su posición en el espacio. 4 - Unidad de medida del trabajo mecánico en el S.I. 6 - Rapidez con que se realiza un trabajo mecánico. 8 - Energía producida por las corrientes o caída de agua. 10 - Energía que posee un cuerpo que se encuentra en movimiento.

12 - Energía generada por el movimiento del viento.

4

2 6 8

3 10 12

5 T

7

9 A

11

1

13

Instrucciones: Encierra en un círculo la letra correspondiente para cada enunciado, como:

Falso (F) o Cierto (C) las siguientes preguntas.

C F 14. - Al expresar el trabajo, se puede usar las unidades de N-m.

C F 15. - El trabajo es una medida de trasferencia de energía.

C F 16. - Esta es una unidad de potencia mecánica: Watt-s.

C F 17. - La energía potencial de un cuerpo es la capacidad que tiene para realizar trabajo mecánico,

debido a la posición que ocupa en el espacio.

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C F 18. - La energía cinética que tiene un cuerpo antes de chocar contra el piso cuando es soltado en

caída libre, es diferente a la energía potencial del mismo antes de soltarlo.

C F 19. - Las unidades de la energía son las mismas unidades que se emplean para la potencia mecánica.

Situación de Aprendizaje Ejercicios: Trabajo- Energía. Instrucciones: Empleando tus apuntes, tu libro de texto o cualquier otra fuente de las sugeridas, resuelve en hojas

limpias que se anexaran a tu portafolio de evidencias los siguientes ejercicios.

1. Una grúa eleva una masa de 200 Kg a una altura de 8 m a una velocidad constante en 4 s. Calcula: a) la fuerza realizada por la grúa. b) El trabajo mecánico realizado por esa fuerza. c) La potencia desarrollada por la grúa.

2. Calcula la energía cinética de un automóvil de 900 kg que circula a 108 km/h. Si el automóvil frena y recorre 50 m

hasta pararse, ¿cuál es la fuerza que por término medio han ejercido los frenos?

3. Calcular desde qué altura debe caer en punto muerto un automóvil de 7000 N de peso para que adquiera la misma energía cinética que si marchase a 90 km/h.

4. Dos masas m1 y m2, tal que m2 = 4 m1, tienen la misma energía cinética. ¿Cuál es la relación entre sus velocidades?

5. Un objeto de 40 kg de masa permanece a una altura de 20 m. Calcular: a) la energía potencial; b) si se deja caer, ¿cuál será su energía potencial cuando esté a 15 m del suelo, ¿y su energía cinética?; c) en el momento del impacto contra el suelo, ¿cuál es su energía potencial?, ¿y la cinética?, ¿con qué velocidad llega? 6. En un determinado instante, un coche circula con una velocidad constante de 90 km/h y desarrolla una potencia de 20 CV. Determina la fuerza con la que actúa el motor para mantener la velocidad del coche. Si el motor del coche puede desarrollar una potencia máxima de 80 CV, ¿Qué porcentaje de potencia utiliza? 7. Se deja caer desde la azotea de un edificio una masa de 2 Kg. Al llegar a 9 m del suelo su energía cinética es de 411.6 J. Determina la altura del edificio, considerando que sólo hay energía cinética y/o energía potencial. 8. Un cuerpo de 200 g de masa se deja caer desde una altura de 10 m y rebota hasta alcanzar una altura de 8 m. Calcular la energía disipada en el choque.

9. Se deja caer un balón desde una altura de 1.5 m sobre el suelo. Si en cada bote pierde un 25% de su energía, determina: la altura que alcanza después de botar 5 veces. 10. Un alpinista de 60 Kg de masa realiza una ascensión de 100 m. Considerando que la energía potencial adquirida ha sido a expensas de su propia energía, calcula la cantidad de leche que debería tomar para reponerla suponiendo que el aprovechamiento de la alimentación es de un 80% y que 100 g de leche de vaca proporcionan 272 kJ. 11. La figura muestra el recorrido de una vagoneta en la montaña rusa de un parque de atracciones. La vagoneta parte del reposo desde el punto A y tiene una masa de 500 kg cuando circula con dos pasajeros. Suponiendo que no existe rozamiento en ninguna parte del recorrido, determina la velocidad de la vagoneta al pasar por los puntos B, C, D y E. ¿Cómo se modifican los valores de las velocidades cuando la vagoneta traslada el doble de pasajeros cada viaje? 12. A partir del principio de conservación de la energía, demostrar que un objeto dejado caer desde una altura h, llega

al suelo con una velocidad hg2v .

P á g i n a 34 | 37

13. Desde un punto situado a una altura h del suelo, se lanza verticalmente una pelota de masa m con una velocidad

inicial igual a v0. deduce que la velocidad con la que la pelota llega al suelo es: hg2vv 2

0

14. Para subir un cuerpo de 200 kg de masa desde el suelo hasta la caja de un camión de 1.60 m de alto, se dispone de un plano inclinado que tiene una longitud de 5 m. Si el rozamiento es despreciable, determina el trabajo que hay que realizar y la fuerza que hay que aplicar paralela al plano inclinado. 15. Al cabo de una jornada de funcionamiento, las fuerzas de rozamiento han realizado sobre una pieza de hierro de 4 kg un trabajo de 106 julios. Si el calor específico del hierro es 472 J/kg K, ¿qué aumento de temperatura experimentará la pieza?

16. Una cuba contiene 0.1 m3 de agua a 15 ºC y se agita con un motor de 1 HP. Si el trabajo realizado por el motor se intercambia en forma de calor con el agua, calcula su temperatura al cabo de media hora de agitación. 17.Se lanza verticalmente hacia arriba un cuerpo de 500 g con una velocidad de 20 m/s. Calcula: a) La altura

alcanzada por el móvil (con cinemática y con energías). b) La altura a que se encuentra cuando la velocidad es 1/5

de la inicial. c) La velocidad que tiene cuando la altura a que se encuentra es 1/5 de la máxima.

18.Se dispara verticalmente hacia abajo con una velocidad de 36 km/h un cuerpo de 60 g de masa, desde una altura

de 50 m. Calcula: a) La velocidad con que llega al suelo (con cinemática y con energía). b) La velocidad que tiene

cuando se encuentra a 20 m de altura. c) La altura a que se encuentra cuando la velocidad es 12 m/s. d) La energía

mecánica cuando le falta 1 m para llegar al suelo.

19. Calcula la energía cinética de un cuerpo de 2 kg de masa cuando se desplaza con una velocidad de 14 m/s. 20. Una bola de billar cuya masa es de 120 g y que se desplaza con una velocidad de 0.40 m/s golpea la banda de la mesa de billar y rebota con una velocidad de 0.32 m/s. Calcula la pérdida de energía cinética de la bola. 21. Calcular la energía potencial de un cuerpo de 0.2 kg de masa situado a 50 m de altura. 22. ¿A qué altura se debe levantar un cuerpo de 2 kg para que su energía potencial valga 125 J?

23. Un vehículo cuya masa es de 950 kg se desplaza por una carretera horizontal a una velocidad constante de 24

m/s, en un momento dado el conductor acelera y alcanza una velocidad de 32 m/s y a partir de este momento continúa con la misma velocidad. Calcula:

a) La energía cinética inicial y final del vehículo. b) El trabajo realizado por el motor durante el aumento de velocidad.

24. Se lanza un trozo de hielo de 400 g sobre un lago helado a la velocidad de 10 m/s. Si el coeficiente de rozamiento

es 0.08 calcula: a) La variación de energía cinética hasta detenerse. b) El trabajo de rozamiento. c) El espacio recorrido.

25. Se lanza un bloque de 3 kg de masa a lo largo de un plano horizontal con una velocidad de 7,8 m/s. Si el bloque se detiene después de recorrer 6,8 m, calcula:

a) El trabajo realizado por la fuerza de rozamiento. b) El coeficiente cinético de rozamiento entre el bloque y el plano.

26. Un fusil dispara un proyectil cuya masa es de 50 g. Si la velocidad de salida del proyectil es de 400 m/s y la longitud del cañón es de 55 cm, calcula:

a) La aceleración media del proyectil en el interior del cañón b) La fuerza media que actúa sobre el proyectil debido a la explosión de la pólvora. c) El trabajo mecánico realizado por la fuerza de la explosión. d) La variación de la energía cinética del proyectil

27. Una bala de 10 g, que se desplaza con una velocidad de 500 m/s, atraviesa una plancha metálica de 1 cm de espesor. Calcula:

P á g i n a 35 | 37

a) La velocidad de la bala después de atravesar la plancha sabiendo que la resistencia ofrecida por esta es de 7840 N.

b) El trabajo realizado por la fuerza de resistencia de la plancha. c) La energía cinética antes y después de atravesar la plancha.

28. Un vehículo de 900 kg arranca y en 10 s alcanza la velocidad de 72 km/h. Si el coeficiente de rozamiento es 0.2 calcula:

a) El trabajo de las fuerzas de rozamiento. b) El trabajo realizado por el motor del vehículo sin tener en cuenta las pérdidas en el mecanismo del

vehículo.

29. El motor de un vehículo, cuya masa es de 1200 kg, deja de funcionar cuando marcha horizontalmente a 72 km/h. A los 150 m se detiene.

a) Calcula la fuerza media de rozamiento y el trabajo de esta fuerza. b) ¿Cuál ha sido la variación de la energía cinética?

30. Calcular la velocidad a la que debería circular un coche para que el efecto del choque contra un árbol fuese el mismo que si se cayese desde lo alto de un edificio de 12 plantas y 40 m de altura.

31. Se lanza un cuerpo de 1 kg verticalmente hacia arriba con la velocidad inicial de 20 m/s. Calcular:

a) La energía cinética inicial. b) La energía potencial al alcanzar la máxima altura.

32. Una grúa eleva un bloque de 60 kg de masa a 20 m de altura. Calcula el trabajo realizado por la grúa y la

energía potencial del bloque a los 20 m de altura. 33. Un coche de 500 kg de masa parte del reposo bajo la acción de una fuerza de 1200 N. Calcular a los 8 s el

trabajo realizado por el motor, la velocidad que lleva y la energía cinética del coche. 34. Un proyectil de 500 g se lanza contra una pared a 640 m/s y se detiene después de introducirse 25 cm en ella.

¿Cuánto vale la energía cinética de la bala justo cuando llega a la pared? ¿Qué resistencia ha opuesto la pared? ¿Qué trabajo ha realizado la resistencia de la pared?

35. Una bala de 6 g llega horizontalmente con una velocidad de 300 m/s a una pared introduciéndose 14 cm. Calcula el trabajo de la fuerza de resistencia de la pared y dicha fuerza.

36. Una locomotora de 10000 kg que lleva una velocidad de 25 m/s frena reduciendo su velocidad hasta 10 m/s en un recorrido de 100 m. Calcular:

a) La fuerza aplicada. b) El trabajo realizado por la fuerza aplicada. c) La variación de energía cinética.

37. Un bloque de 6 kg de masa se coloca en el punto más alto de un plano inclinado. (Ver figura.) Si el bloque

desliza y se supone que no hay rozamiento, calcula: a) La energía potencial del bloque en el punto más alto del plano inclinado. b) La velocidad con que llega al pie del plano. 4 m

38. Un cuerpo de 3 kg de masa está en reposo en lo alto de un plano inclinado a una altura de 5 m sobre el suelo. Si se cae por dicho plano inclinado sin rozamiento, ¿con qué velocidad llega al pie del plano? Utiliza el principio de conservación de la energía mecánica.

39. Desde el punto más alto de un plano inclinado de 1.5 m de altura y 30º de inclinación se deja deslizar un bloque de 2 kg de masa. Si el bloque llega al pie del plano con una velocidad de 3.6 m/s, determina: a) El trabajo de la fuerza de rozamiento. b) El coeficiente de rozamiento entre el bloque y el plano inclinado. c) La velocidad con que debería haber llegado en ausencia de rozamiento.

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40. Un bloque de 2 kg de masa se deja deslizar desde lo alto de un plano inclinado y a una altura de 1 m sobre el suelo. Si la longitud del plano es de 2 m y el coeficiente de rozamiento cinético entre el bloque y el plano es de 0.3, calcula: a) La energía potencial del bloque en lo alto del plano inclinado. b) La energía cinética del bloque cuando llega a la parte inferior del plano. c) El trabajo de rozamiento.

41. Un bloque de hielo de 1 kg es lanzado a la velocidad de 10 m/s por una rampa helada hacia arriba. Si la pendiente de la rampa es de 30º y se supone nulo el rozamiento, halla:

a) Cómo es la energía mecánica y cuánto vale en la parte más alta y más baja de la rampa. b) El recorrido hecho por el bloque antes de detenerse. c) La energía potencial y cinética cuando ha recorrido 8 m.

42. Un bloque de 200 g de masa se coloca en lo alto de un plano de 30º de inclinación y 10 m de longitud. ¿Con qué velocidad llegará a la base del plano suponiendo que se pierde por rozamiento un 6% de la energía mecánica inicial del bloque?

43. Un bloque de 4 kg se coloca en lo alto de un plano inclinado de 30º cuya longitud es de 10 m. Calcula a los 2 m de recorrido: a) El trabajo realizado por la fuerza gravitatoria. b) El trabajo realizado por la fuerza de rozamiento. c) La energía cinética y potencial. Dato: El coeficiente de rozamiento entre el plano y el bloque es de 0,3.

44. Una fuerza de 588 N actúa verticalmente y hacia arriba, sobre un cuerpo de 10 kg de masa, durante 5s. Calcula la velocidad adquirida por el cuerpo, así como sus energías cinética y potencial, al cabo de los 5 s.

45. Sobre un cohete de 200 kg de masa, los motores ejercen una fuerza ascendente de 2450 N. Calcular sus energías potencial y cinética al cabo de 60 s.

46. Desde lo alto de un globo situado a 1000 m de altura se deja caer una bola cuya masa es de 12 kg. Si la fuerza de rozamiento del aire es de 48 N. Calcula: a) El trabajo realizado por la fuerza de resistencia del aire. b) La velocidad que lleva al llegar al suelo. c) La variación de energía mecánica.

47. Un cuerpo de 3 kg está situado a 10 m de altura sobre el suelo. Calcular: a) Su energía potencial. b) Su energía cinética en el instante en que llega al suelo, si se le deja caer desde aquella altura. c) La velocidad con que llega al suelo.

48. Un bloque de 500 g se lanza por un plano inclinado de 30º con una velocidad de 12 m/s. Calcular la distancia que recorrerá por el plano suponiendo que pierde el 10 % de la energía mecánica inicial por rozamiento.

49. Un cuerpo de 2 kg se deja en un plano de 60 º. Determina el trabajo de las distintas fuerzas y la energía cinética a los 4 m de recorrido. Coeficiente de rozamiento 0.4.

50. Un bloque de 5 kg desciende desde el reposo por un plano inclinado 30º con la horizontal. La longitud del plano es de 10 m, y el coeficiente de rozamiento 0.1. Halla la pérdida de energía a causa del rozamiento y la velocidad del bloque en la base del plano inclinado.

51. Por un plano inclinado de 30º se lanza hacia arriba un bloque cuya masa es de 200 g con una velocidad inicial de 12 m / s. El coeficiente de rozamiento entre el bloque y el plano inclinado es de 0.2. Determina: a) La altura que alcanza el bloque sobre el plano. b) El trabajo realizado por la fuerza de rozamiento. c) El trabajo realizado por la fuerza gravitatoria.

52. Desde el borde de un acantilado que se encuentra a una altura de 49 m sobre el nivel del mar una pieza de artillería dispara un proyectil con una velocidad inicial de 240 m/s y formando un ángulo de 35º sobre la horizontal. Si la masa del proyectil es de 2.8 kg, determina: a) La energía mecánica del proyectil en el momento del disparo.

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b) La velocidad del proyectil cuando impacta sobre la superficie del agua.

53. Se cuelga un bloque de 2 kg de masa de un muelle vertical. Si el alargamiento que se produce es 8.9 cm, calcula la energía potencial elástica almacenada en el muelle.

54. Un muelle posee una constante elástica de 60 N/m. Calcula el trabajo que es necesario realizar para comprimir el muelle 10 cm desde su posición de equilibrio (muelle con su longitud natural).

55. Se dispone de un muelle cuya constante recuperadora es de 40 N / m. El muelle se comprime reduciéndose su longitud 12 cm y se sujeta colocando un bloque de 8 g de masa junto a él. Si el muelle se suelta y el bloque sale despedido, ¿cuál será su velocidad?

56. Una esfera de 100 g se deja caer desde una altura de 2 m sobre un muelle vertical cuya constante recuperadora es de 320 N / m. Calcula cuanto comprimirá el muelle.

57. Al colgar un cuerpo de 5 kg de un muelle vertical se produce un alargamiento de 12.5 cm. Calcula: a) La constante elástica del muelle. b) La energía potencial elástica almacenada.

58. Un resorte tiene una longitud en reposo de 12 cm y su constante recuperadora es de 6 N / m. Calcula:

a) El trabajo realizado por una fuerza externa que estire el resorte hasta la longitud de 20 cm. b) La energía potencial del resorte con esta longitud.

Física I · 21. - ( ) Las matemáticas, la filosofía y la lógica son ejemplos de ciencias. a)...

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