COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE BAJA CALIFORNIA

FSICA IGUA DE ACTIVIDADES DEL ALUMNO PARA EL DESARROLLO DE COMPETENCIAS

TERCER SEMESTRE AGOSTO DE 2011

COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE BAJA CALIFORNIA

LIC. RAFAEL AYALA LPEZDIRECTOR GENERAL

ING. ANA LILIA MARTNEZ MUOZDIRECTORA DE PLANEACIN ACADMICA

Primera edicin, agosto de 2011

Diseado por: Ing. Sujey Mendvil Muoz

La presente edicin es propiedad del Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California, prohibida la reproduccin total o parcial de esta obra.

En la realizacin del presente material, participaron: JEFE DEL DEPARTAMENTO DE ACTIVIDADES EDUCATIVAS, Teresa Lpez Prez; COORDINACIN DE EDICIN, Roque Juan Soriano Moreno; EDICIN, Elvia Mungua Carrillo.

PRESENTACIN

Qu es formacin de competencias en bachillerato? Es un enfoque didctico que pretende desarrollar en el estudiante conocimientos, habilidades de pensamiento, destrezas, actitudes y valores que le permitan incorporarse a la sociedad de una forma inteligente, consciente, propositiva, activa y creativa; y que en un momento dado, las utilice para enfrentarse a una situacin de vida concreta, resuelva problemas, asuma retos, etc.

En la actualidad, es una exigencia ofrecer una educacin de calidad que logre la formacin y consolidacin del perfil de egreso en el bachiller de tal forma que pueda contar con los elementos necesarios que le permitan crecer y desarrollarse en un mundo cambiante, globalizado, competitivo y complejo; por lo que el proceso educativo debe caracterizarse por presentar estrategias que contemplen actividades de aprendizaje en diversos contextos y escenarios reales, donde pongan en juego, movilice y transfiera las competencias desarrolladas.

Este material dirigido al estudiante, es producto de la participacin de los docentes, donde pusieron de manifiesto su experiencia, conocimiento y compromiso ante la formacin de los jvenes bachilleres; mismo que se presenta en dos modalidades: Guas de actividades para el alumno y planeacin didctica para el docente y se podrn consultar en la pgina Web del Colegio: www.cobachbc.edu.mx, docentes, respectivamente. en la seccin de alumnos o en

COMPETENCIAS GENRICAS QUE EXPRESAN EL PERFIL DEL EGRESADOLas competencias genricas son aquellas que todos los bachilleres deben estar en la capacidad de desempear, y les permitirn a los estudiantes comprender su entorno (local, regional, nacional o internacional e influir en l, contar con herramientas bsicas para continuar aprendiendo a lo largo de la vida, y practicar una convivencia adecuada en sus mbitos social, profesional, familiar, etc. Estas competencias junto con las disciplinares bsicas constituyen el Perfil del Egresado del Sistema Nacional de Bachillerato. Se autodetermina y cuida de s 1. Se conoce y valora a s mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue. 2. Es sensible al arte y participa en la apreciacin e interpretacin de sus expresiones en distintos gneros. 3. Elige y practica estilos de vida saludables. Se expresa y se comunica 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilizacin de medios, cdigos y herramientas apropiados. Piensa crtica y reflexivamente 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de mtodos establecidos. 6. Sustenta una postura personal sobre temas de inters y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crtica y reflexiva. Aprende de forma autnoma 7. Aprende por iniciativa e inters propio a lo largo de la vida. Trabaja en forma colaborativa 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. Participa con responsabilidad en la sociedad 9. Participa con una conciencia cvica y tica en la vida de su comunidad, regin, Mxico y el mundo. 10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores, ideas y prcticas sociales. 11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crtica, con acciones responsables.

COMPETENCIAS DISCIPLINARES BSICAS DEL CAMPO DE CIENCIAS EXPERIMENTALES1.- Establece la interrelacin entre la ciencia, la tecnologa, la sociedad y el ambiente en contextos histricos y sociales especficos. 2.- Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnologa en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones ticas. 3.- Identifica problemas, formula preguntas de carcter cientfico y plantea las hiptesis necesarias para responderlas. 4.- Obtiene, registra y sistematiza la informacin para responder a preguntas de carcter cientfico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. 5.- Contrasta los resultados obtenidos en una investigacin o experimento con hiptesis previas y comunica sus conclusiones. 6.- Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenmenos naturales a partir de evidencias cientficas. 7.- Explicita las nociones cientficas que sustentan los procesos para la solucin de problemas cotidianos. 8.- Explica el funcionamiento de mquinas de uso comn a partir de nociones cientficas. 9.- Disea modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios cientficos. 10.- Relaciona las expresiones simblicas de un fenmeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos cientficos. 11.- Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio fsico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental. 12.- Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece. 13.- Relaciona los niveles de organizacin Qumica, Biolgica, Fsica y Ecolgica de los sistemas vivos. 14.- Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realizacin de actividades de su vida cotidiana.

BLOQUE I

Relaciona el conocimiento cientfico y las magnitudes fsicas como herramientas bsicas para entender los fenmenos naturales.

BLOQUE I

Relaciona el conocimiento cientfico y las magnitudes fsicas como herramientas bsicas para entender los fenmenos naturales.

DESEMPEOS A DEMOSTRAR: S DEMOSTRAR Analiza e interpreta los conceptos de la Fsica y los relaciona con los fenmenos que Fsica ocurren en la naturaleza. Comunica de forma verbal y escrita informacin relativa a la aplicacin del mtodo cientfico en la solucin de problemas de cualquier ndole. Expresa la diferencia entre magnitudes fundamentales y derivadas derivadas. Comprueba el uso adecuado de las diferentes magnitudes y su medicin, mediante ba diversos instrumentos de medicin. medicin Describe las caractersticas y aplicaciones de las cantidades vectoriales en su entorno. Aplica las funciones trigonomtricas as como los mtodos grficos y analticos en la solucin de problemas en su entorno. entorno

SITUACIN DIDCTICA

El terremoto y tsunami de Japn de 2011, denominado el terremoto de la costa del Pacfico ( Thoku Chih Taiheiy-oki Jishin4 ?), fue un terremoto de magnitud 9,0 MW que cre olas de maremoto de hasta 10 m. El terremoto ocurri a las 14:46:23 hora local, del viernes 11 de marzo urri de 2011. El epicentro del terremoto se ubic en el mar, frente a la costa de Honshu, 130 km al este de Sendai. El terremoto dur aproximadamente 6 minutos segn expertos. El Servicio Geolgico de Estados Unidos explic que el terremoto ocurri a causa de un desplazamiento en proximidades de la zona de la interfase entre placas de subduccin entre la placa del Pacfico y la placa Norteamericana. En la latitud en que ocurri este terremoto, la . placa del Pacfico se desplaza en direccin oeste con respecto a la placa Norteamericana a una velocidad de 83 mm/ao. La placa del Pacfico se mete debajo de mm/ao. Japn en la fosa de Japn, y se hunde en direccin oeste debajo de Asia. , .

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La magnitud de 9,0 MW lo convirti en el terremoto ms potente sufrido en Japn hasta la fecha as como el cuarto ms potente del mundo de todos los terremotos medidos hasta la fecha. Horas despus del terremoto y su posterior tsunami, el volcn Karangetang en las Islas Celebes (Indonesia) entr en erupcin a consecuencia del terremoto inicial. La NASA con ayuda de imgenes satelitales ha podido comprobar que el movimiento telrico pudo haber movido la Isla Japonesa aproximadamente 2,4 metros, y alter el eje terrestre en aproximadamente 10 centmetros. La violencia del terremoto, acort la duracin de los das en 1,8 microsegundos, segn los estudios realizados por los JPL de la NASA. Japn est experimentando un aterrador desastre natural que ya se cobr miles de vidas. La situacin de emergencia en la central nuclear Fukushima-1 provocada por un tsunami, ya se ha convertido en la mayor catstrofe tecnognica desde el comienzo del siglo XXI. En este momento parece imposible evaluar las dimensiones de las calamidades. Los analistas predicen lo que est pasando en el pas es un indicio de un colapso mundial, tanto econmico como ecolgico. Conflicto cognitivo Crees que esta informacin es importante?

SECUENCIA DIDCTICA 1: duracin Evaluacin diagnstica. Contesta las siguientes preguntas: 1.- Sabes qu estudia la Fsica?:

2.- Qu unidades de medicin conoces?

3.- Escribe qu es un patrn de medicin:

4.- Menciona los pasos del mtodo cientfico:

5.- Escribe las caractersticas de un vector:

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ACTIVIDAD 1. Lee el siguiente texto de los antecedentes histricos de la Fsica y llena el cuadro anexo al final de la lectura. Desarrollo histrico de la Fsica. La Fsica nace en la poca donde el hombre estaba superando su ascendencia salvaje con la adquisicin de rasgos emocionales y mentales, dando lugar a una curiosidad intelectual, que gener la Filosofa y, despus, una curiosidad prctica, de la que naci la ciencia. Cuando el ser humano siente la necesidad de explicar los sucesos y fenmenos que se presentan en su entorno como, los cambios de clima, los astros celestes? y su movimiento cclico, el aire, la tierra, el fuego entre otros, nace los primeros conocimientos de lo que hoy conocemos como la ciencia experimental llamada Fsica. Los orgenes de la Fsica tienen lugar en la Grecia antigua, en donde se trat de explicar el origen del universo y el movimiento de los planetas. Leucipo y Demcrito, 500 aos a. C., pensaban que todas las cosas que nos rodean, es decir, la materia, estaban constituidas por pequeas partculas. Sin embargo, otros pensadores griegos como Empdocles, quien naci unos 500 aos a. C., sostenan que la materia estaba constituida por cuatro elementos bsicos: tierra, aire, fuego y agua. De igual forma Ptolomeo en su texto llamado Almagesto afirma que la Tierra es el centro del universo y que los astros giran alrededor de ella. Esto fue considerado como una ley real? durante muchos siglos. En el siglo XVI, Galileo Galilei, fue pionero en el uso de experiencias para validar las teoras de la Fsica. Se interes en el movimiento de los astros y de los cuerpos. Usando instrumentos como el plano inclinado, descubri la ley de la inercia de la dinmica, y con el uso de uno de los primeros telescopios observ que Jpiter tena satlites girando a su alrededor, lo que demostraba, segn el modelo heliocntrico de Nicols Coprnico que no todos los astros giran alrededor de la Tierra, lo que dejaba de forma ms probable a la Tierra como el elemento que giraba en torno al Sol y el hecho de que los cuerpos celestes no son perfectos e inmutables. En la misma poca, las observaciones de Tycho Brahe y los clculos de Johannes Kepler permitieron establecer las leyes que gobiernan el movimiento de los planetas en el Sistema Solar. En 1687, Newton public los Principios Matemticos de la Naturaleza, una obra en la que se describen las leyes clsicas de la dinmica conocidas como: Leyes de Newton; y la ley de la gravitacin universal de Newton. El primer grupo de leyes permita explicar la dinmica de los cuerpos y hacer predicciones del movimiento y equilibrio de cuerpos, la segunda ley permita demostrar las leyes de Kepler del movimiento de los planetas y explicar la gravedad terrestre. En esta poca se puso de manifiesto uno de los principios bsicos de la Fsica, las leyes de la Fsica son las mismas en cualquier punto del universo. El desarrollo por Newton y Leibniz del clculo matemtico proporcion las herramientas matemticas para el desarrollo de la Fsica como ciencia capaz de realizar predicciones.

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En esta poca desarrollaron sus trabajos fsicos como Robert Hooke y Christian Huygens, estudiando las propiedades bsicas de la materia y de la luz. A finales del siglo XVII, la Fsica comienza a influir en el desarrollo tecnolgico, permitiendo a su vez un avance ms rpido de la propia Fsica. El desarrollo instrumental (telescopios, microscopios y otros instrumentos) y el desarrollo de experimentos cada vez ms sofisticados permitieron obtener grandes xitos como la medida de la masa de la Tierra en el experimento de la balanza de torsin. Tambin aparecen las primeras sociedades cientficas como la Royal Society en Londres en 1660 y la Acadmie des sciences en Pars en 1666 como instrumentos de comunicacin e intercambio cientfico, teniendo en los primeros tiempos de ambas El siglo XVIII: termodinmica y ptica A partir del Siglo XVIII, Boyle y Young desarrollaron la termodinmica. En 1733, Bernoulli us argumentos estadsticos, junto con la mecnica clsica, para extraer resultados de la termodinmica, iniciando la mecnica estadstica. En 1798, Thompson demostr la conversin del trabajo mecnico en calor y en 1847 Joule formul la ley de conservacin de la energa. En el campo de la ptica el siglo comenz con la teora corpuscular de la luz de Newton expuesta en su famosa obra Opticks. Aunque las leyes bsicas de la ptica geomtrica haban sido descubiertas algunas dcadas antes, el siglo XVIII fue rico en avances tcnicos en este campo, producindose las primeras lentes acromticas, midindose por primera vez la velocidad de la luz y descubriendo la naturaleza espectral de la luz. El siglo concluy con el clebre experimento de Young de 1801 en el que se pona de manifiesto la interferencia de la luz, demostrando la naturaleza ondulatoria de sta. El siglo XIX: electromagnetismo y la estructura atmica La investigacin fsica de la primera mitad del siglo XIX estuvo dominada por el estudio de los fenmenos de la electricidad y el magnetismo. Coulomb, Luigi Galvani, Faraday, Ohm y muchos otros fsicos famosos estudiaron los fenmenos dispares y contra intuitivos que se asocian a este campo. En 1855, Maxwell unific las leyes conocidas sobre el comportamiento de la electricidad y el magnetismo en una sola teora con un marco matemtico comn mostrando la naturaleza unida del electromagnetismo. Los trabajos de Maxwell en el electromagnetismo se consideran frecuentemente equiparables a los descubrimientos de Newton sobre la gravitacin universal y se resumen con las conocidas, ecuaciones de Maxwell, un conjunto de cuatro ecuaciones capaz de predecir y explicar todos los fenmenos electromagnticos clsicos. Una de las predicciones de esta teora era que la luz es una onda electromagntica. Este descubrimiento de Maxwell proporcionara la posibilidad del desarrollo de la radio unas dcadas ms tarde por Heinrich Hertz en 1888. En 1895, Roentgen descubri los rayos X, ondas electromagnticas de frecuencias muy altas. Casi simultneamente, Henri Becquerel descubra la radioactividad en 1896. Este campo se desarroll rpidamente con los trabajos posteriores de Pierre Curie, Marie Curie y muchos otros, dando comienzo a la Fsica nuclear y al comienzo de la estructura microscpica de la materia. En 1897, Thomson descubri el electrn, la partcula elemental que transporta la corriente en los circuitos elctricos, proponiendo en 1904 un primer modelo simplificado del tomo.

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El siglo XX: la segunda revolucin de la Fsica El siglo XX, estuvo marcado por el desarrollo de la Fsica como ciencia capaz de promover el desarrollo tecnolgico. A principios de este siglo los fsicos consideraban tener una visin casi completa de la naturaleza. Sin embargo, pronto se produjeron dos revoluciones conceptuales de gran calado: El desarrollo de la teora de la relatividad y el comienzo de la mecnica cuntica. En 1905, Albert Einstein, formul la teora de la relatividad especial, en la cual el espacio y el tiempo se unifican en una sola entidad, el espacio-tiempo. La relatividad formula ecuaciones diferentes para la transformacin de movimientos cuando se observan desde distintos sistemas de referencia inerciales a aquellas dadas por la mecnica clsica. Ambas teoras coinciden a velocidades pequeas en relacin a la velocidad de la luz. En 1915, extendi la teora especial de la relatividad para explicar la gravedad, formulando la teora general de la relatividad, la cual sustituye a la ley de la gravitacin de Newton. En 1911, Rutherford dedujo la existencia de un ncleo atmico cargado positivamente a partir de experiencias de dispersin de partculas. A los componentes de carga positiva de este ncleo se les llam protones. Los neutrones, que tambin forman parte del ncleo pero no poseen carga elctrica, los descubri Chadwick en 1932. En los primeros aos del Siglo XX Planck, Einstein, Bohr y otros desarrollaron la teora cuntica a fin de explicar resultados experimentales anmalos sobre la radiacin de los cuerpos. En esta teora, los niveles posibles de energa pasan a ser discretos. En 1925, Heisenberg y en 1926, Schrdinger y Dirac formularon la mecnica cuntica, en la cual explican las teoras cunticas precedentes. En la mecnica cuntica, los resultados de las medidas fsicas son probabilsticos; la teora cuntica describe el clculo de estas probabilidades. La mecnica cuntica suministr las herramientas tericas para la Fsica de la materia condensada, la cual estudia el comportamiento de los slidos y los lquidos, incluyendo fenmenos tales como estructura cristalina, semiconductividad y superconductividad. Entre los pioneros de la Fsica de la materia condensada se incluye Bloch, el cual desarroll una descripcin mecano-cuntica del comportamiento de los electrones en las estructuras cristalinas (1928). La teora cuntica de campos se formul para extender la mecnica cuntica de manera consistente con la teora especial de la relatividad. Alcanz su forma moderna a finales de la dcada de los cuarentas gracias al trabajo de Feynman, Schwinger, Tomonaga y Dyson. Ellos formularon la teora de la electrodinmica cuntica, en la cual se describe la interaccin electromagntica. La teora cuntica de campos suministr las bases para el desarrollo de la F, la cual estudia las fuerzas fundamentales y las partculas elementales. En 1954, Yang y Mills desarrollaron las bases del modelo estndar. Este modelo se complet en los aos setenta y con l se describen casi todas las partculas elementales observadas. La Fsica del siglo XX. La Fsica sigue enfrentndose a grandes retos, tanto de carcter prctico como terico, a comienzos del siglo XXI. El estudio de los sistemas complejos dominados por sistemas de ecuaciones no lineales, tal y como la meteorologa o las propiedades cunticas de los

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materiales que han posibilitado el desarrollo de nuevos materiales con propiedades sorprendentes. A nivel terico la Astrofsica ofrece una visin del mundo con numerosas preguntas abiertas en todos sus frentes, desde la cosmologa hasta la formacin planetaria. La Fsica terica contina sus intentos de encontrar una teora fsica capaz de unificar todas las fuerzas en un nico formulismo en lo que sera una teora del todo.Ao Cientfico Aportacin

ACTIVIDAD 2. Formen equipos de 4 integrantes, con base en el cuadro anterior elaboren una lnea del tiempo de los desarrollos histricos de la Fsica, al azar expondrn una etapa cada equipo, realizando una coevaluacin con una escala de valor. ACTIVIDAD 3. Realiza una consulta bibliogrfica o en Internet sobre la definicin de Fsica y completa el siguiente cuadro.Concepto de Fsica Bibliografa/pgina de Internet

Con base en el cuadro y las actividades anteriores, explica con tus propias palabras la importancia de la Fsica en t vida cotidiana y socialzalo con tus compaeros de forma ordenada y respetuosa. Si es necesario realiza correcciones. ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________

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Extra clase ACTIVIDAD 4. Realiza un consulta bibliogrfica o en Internet de las ramas de la Fsica y elabora un listado de ellas, e imgenes que muestren estas ramas para elaborar un mapa mental de este tema. Ramas de la Fsica Clsica Mecnica Termodinmica ptica Acstica Electromagnetismo Moderna Atmica Molecular Nuclear Relatividad Mecnica Cuntica Concepto/ aplicaciones

Posteriormente formen equipos de 4 5 integrantes entre tus compaeros y elaboren una mapa mental, el cual lo explicarn brevemente entre tus compaeros de clase con atencin y respeto. ACTIVIDAD 5. Elabora un reporte de lectura del mtodo cientfico y comenten con tus compaeros lo ms importante de ella. Mtodo cientfico Como mencionamos anteriormente el origen de la Fsica fue la Filosofa ya que antiguamente el hombre basaba la explicacin de los fenmenos de la naturaleza en el uso del razonamiento lgico, esto presentaba conflictos entre ellos ya que se presentaban diferentes explicaciones para un mismo fenmeno. Por ello Aristteles, Platn, Scrates y otros grandes filsofos griegos advertan de la necesidad de seguir un mtodo con un conjunto de reglas que deban conducir al fin propuesto de antemano, propusieron los primeros mtodos de razonamiento filosfico, matemtico, lgico y tcnico.

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Pero fue hasta la edad moderna en el siglo XVI, cuando Descartes, Leonardo da Vinci, Coprnico, Kepler y Galileo quienes aplicaban unas reglas metdicas y sistemticas para alcanzar la verdad, con xito lo que permiti el nacimiento de lo que hoy conocemos como el mtodo cientfico. El mtodo cientfico est sustentado por dos pilares fundamentales. El primero de ellos es la reproducibilidad, es decir, la capacidad de repetir un determinado experimento, en cualquier lugar y por cualquier persona. Este pilar se basa, esencialmente, en la comunicacin y publicidad de los resultados obtenidos. El segundo pilar es la falsabilidad. Es decir, que toda proposicin cientfica tiene que ser susceptible de ser falsada. Esto implica que se pueden disear experimentos que en el caso de dar resultados distintos a los predichos negaran la hiptesis puesta a prueba. Recordemos que el objetivo de la ciencia es explicar lo que ocurre en el mundo de forma que pueda hacer predicciones. Para eso se usa el mtodo cientfico. El mtodo cientfico es el conjunto de acciones y procesos que realiza el investigador en forma ordenada y sistemtica para hallar respuesta a los problemas que le plantea la Naturaleza. El mtodo sugiere, para el trabajo cientfico, una serie de pasos o etapas basados en la experiencia adquirida a lo largo de muchos aos de trabajo e investigacin. La ejecucin de estos pasos en forma cronolgica, garantiza la objetividad de la investigacin, proporcionando credibilidad y solidez a los resultados y conclusiones. Los pasos generalmente establecidos para el mtodo cientfico son: 1.- Observacin del fenmeno.- Consiste en fijar la atencin en un fenmeno e identificar aquellas caractersticas fsicas cuyas variaciones ayuden a descubrir el fenmeno fsico. 2.- Formulacin de hiptesis.- Son suposiciones o explicaciones, verdaderas o falsas, despus de observar el fenmeno fsico. 3.- Experimentacin.- Es la reproduccin de los fenmenos o hechos observados con el fin de comprobar o desechar una hiptesis mediante la medicin de cantidades fsicas. 4.- Conclusiones y principios.- Se establece cuando la hiptesis de un fenmeno llega a comprobarse tanto de forma cuantitativa como cualitativa a travs de la experimentacin; es decir, para un fenmeno siempre se obtienen los mismos resultados. En algunos casos, las leyes fsicas obtenidas se pueden enunciar por una expresin matemtica. Al enunciado que explica el porqu de un hecho o fenmeno, pero con ciertos limitaciones que no permite hacer una generalizacin o ley, se define como teora. El mtodo cientfico los aplicamos cotidianamente de forma involuntaria cuando se nos presenta un problema, en el siguiente ejemplo te puedes dar cuenta. Al terminar la escuela llegas a casa, te sientas en el sof dispuesto a disfrutar tu programa favorito de tv presionas el control remoto para encender la TV y sorpresa no enciende, repites la operacin 5 veces y nada Miras si el control remoto est bien, cambias las pilas y sigues sin encender la TV. Te acercas a ella y pruebas encenderla directamente pero sigue sin funcionar. Revisas si est conectada y s lo est pero no funciona. Revisas si las luces de la casa funcionan y no se encienden. Sospechas que el problema est en los fusibles. Los inspeccionas y se haban botado, los subes y todo funciona

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ACTIVIDAD 6. Con base en la lectura anterior, en las siguientes situaciones aplica los cuatro pasos del mtodo cientfico, en cada uno de los casos. 1.- Te encuentras en casa solo (a) y de pronto comienzas a escuchar ruidos que vienen de la cocina. a) Observacin: b) Hiptesis: c) Experimentacin: d) Conclusin:

2.- Sales de casa con el tiempo justo para llegar a la escuela, de repente te das cuenta que hay mucho trfico. a) Observacin: b) Hiptesis: c) Experimentacin: d) Conclusin:

3.- Juan y Mara estn jugando en el pasillo del segundo piso de la escuela y de repente se les cae una libreta y la mochila, Qu objeto llega primero al suelo? a) Observacin: b) Hiptesis: c) Experimentacin: d) Conclusin:

4.- La mam de Isabel quiere decorar un pastel con manzanas, pero al partirlas se obscurecen, encuentra una solucin a este problema. a) Observacin: b) Hiptesis: c) Experimentacin: d) Conclusin:

Comenta con tus compaeros la forma en que aplicaste el mtodo cientfico para resolver estos problemas con empata y respeto, si es necesario realiza correcciones.

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Actividad 7.- En binas resuelvan un problema de su vida cotidiana, aplicando los pasos del mtodo cientfico (fenmeno social, ambiental o actividad experimental), el cual expondrn a sus compaeros en forma aleatoria.

Actividad 8. Realiza la siguiente lectura y contesta las preguntas que socializars con tus compaeros, compartiendo sus opiniones de forma respetuosa.

Mediciones Desde la antigedad el hombre primitivo sinti la necesidad de cuantificar lo que exista a su alrededor y observaba, de esta manera lo primero que cuantific fueron las partes de su cuerpo y la proporcionalidad que exista entre ellas, as determin que tena dos brazos, dos piernas, dos ojos, una cara, etc., tambin observ que tena dos manos y a su vez cada una posea cinco dedos al igual que con cada uno de sus pies. Posteriormente en la recoleccin de alimentos, el cultivo, la caza y la domesticacin de algunos animales salvajes, surgi en l la necesidad de tener una idea exacta de lo que le perteneca. De la misma manera, despus de cubiertas sus necesidades de comida, agua, vestido, etc., el hombre se puso a observar a otros fenmenos de la naturaleza como la duracin del da y de la noche, la duracin de las temporadas de fro y de calor, la distancia entre dos lugares, la cantidad al llover, que tan frio o caliente se encuentran los objetos. Al pasar de los aos, al hombre ha volteado su vista al estudio de la naturaleza y cada vez ha requerido de mtodos e instrumentos para medir con diversas intenciones, entre ellas, para observar la variacin de algunas magnitudes fsicas con respecto a otras, comprobar experimentalmente nuestras hiptesis y teoras, hayas explicaciones sencillas y claras a algunos fenmenos de la naturaleza, reproducir un fenmeno tantas veces como sea necesario y medir para conocer las variaciones que intervienen en un fenmeno natural y controlarlas. 1.- Qu se puede medir y que no? 2.- Qu mides cuando prcticas algn deporte? (considera varios deportes) 3.- Qu mides para saber si ests subiendo de peso? 4.- Qu necesitas medir para organizar las actividades del da? 5.- Qu necesitas medir para saber si puede ir a la escuela caminando o en algn transporte? 6.- Qu magnitudes se necesitan medir para llevar a la prctica la receta de un pastel u otro alimento? 7.- Antes de salir de casa, qu debes medir para saber si necesitas llevar un suter o no? 8.- Para saber si aprobaste tu materia de Fsica que necesitas medir?

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Actividad 9. Realiza una consulta bibliogrfica de las diferentes formas de medir que utilizaban los antiguos griegos. Socializa la informacin con tus compaeros de forma respetuosa y ordenada.

Extra clase Actividad 10. Realiza una consulta bibliogrfica sobre los instrumentos de medicin y complementa la siguiente tabla. Instrumentos de medicin Un instrumento de medicin es un aparato que nos permite cuantificar en forma correcta una cantidad de un fenmeno fsico; sustituye a los sentidos humanos que presentan imperfecciones ligadas a factores de orden personal. Nombre Bscula Cronmetro Flexmetro Cinta mtrica Vernier Termmetro Barmetro Manmetro Ampermetro Voltmetro Multmetro Rapidmetro Dinammetro Teodolito Micrmetro Dibujo Uso

Un grupo de alumnos seleccionados por el profesor presentar su trabajo a los compaeros, realizando los comentarios pertinentes.

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Actividad 11. Realiza la siguiente lectura y analiza el procedimiento de los ejemplos para que realices las actividades propuestas, las cuales se autoevaluarn al resolverlos en clase. Tipos de errores de la medicin. Cuando realizamos una medicin siempre se tiene cierto grado de incertidumbre. Esto se debe a las limitaciones de los instrumentos de medida, a las condiciones en que se realiza la medicin, as como tambin, a las capacidades del experimentador. Es por ello que para tener una idea correcta de la magnitud con la que se est trabajando, es indispensable establecer los lmites entre los cuales se encuentra el valor real de dicha magnitud. Los resultados que se obtienen en el proceso de medicin son aproximados, debido a la presencia del error experimental. El error experimental es inherente al proceso de medicin y su valor solamente se puede estimar. Dicho error est definido como la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero de la cantidad medida. Ep = Vm - Vv error = valor medido valor verdadero Tipos de errores Debido a que los errores pueden surgir por distintas causas, los cientficos las clasifican por su anlisis en dos amplias categoras: Sistemticos Errores Aleatorios Error sistemtico; Se caracteriza por su reproducibilidad cuando la medicin se realiza bajo condiciones iguales, es decir siempre acta en el mismo sentido y tiene el mismo valor. El error sistemtico se puede eliminar si se conoce su causa. Estos errores se pueden originar por: 1.- Defectos o falta de calibracin del instrumento empleado en la medicin. 2.- Las condiciones del medio ambiente en que se realiza la medicin. 3.- Malos hbitos y una forma peculiar de realizar las observaciones por parte del experimentador. 4.- Por el empleo de constantes cuyos valores no corresponden al lugar donde realizan las mediciones o clculos. Error accidental o aleatorio : Se caracteriza por ser de carcter variable, es decir que al repetir un experimento en condiciones idnticas, los resultados obtenidos no son iguales en todos los casos. Las diferencias en los resultados de las mediciones no siguen ningn patrn definido y son producto de la accin conjunta de una serie de factores que no siempre estn identificados. Este tipo de error se trabaja estadsticamente. El error accidental se puede minimizar, aumentando el nmero de mediciones.

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Cuantificacin del error en las mediciones. Con el objeto cuantificar el error que se comete al medir una magnitud, se consideran los siguientes errores: a) Error absoluto o desviacin absoluta: Es la diferencia entre la medicin realizada y el valor promedio: , donde representa el error absoluto. Sin embargo, el error absoluto de una medicin no siempre es una medida confiable para expresar la calidad de una medicin realizada y por ello utilizamos el error relativo, que se define de la siguiente manera: b) Error relativo: es el cociente entre el error absoluto y el valor promedio o media (se expresa en valores absolutos sin importar el signo del error absoluto). c) Error porcentual: Es el error relativo multiplicado por 100, con lo cual queda expresado en porcentaje. 100 Actividad 12. Realiza un reporte de lectura del tema de magnitudes fsicas, el cual comentaras con tus compaeros y realiza las actividades anexas al final del texto. Magnitudes fsicas Algunos atributos o cualidades de las personas, animales, plantas, objetos y sustancias que se pueden medir, y otros que no se pueden medir, entre los primeros tenemos; la masa, el volumen, la temperatura, el peso, entre otros, algunos de los que no se pueden medir son; la belleza, el patriotismo, el miedo, el esfuerzo, el dolor, etc. Pero para el estudio de la Fsica analizaremos slo los atributos medibles de los cuerpos. a estos en las ciencias fsicas se les llaman magnitudes fsicas. Las magnitudes fsicas se clasifican en magnitudes fundamentales y magnitudes derivadas. Las magnitudes fundamentales: son aquellas que se pueden definir con independencia de las dems, de las cuales existen siete; longitud, masa, tiempo, corriente, temperatura, intensidad luminosa y cantidad de sustancia. Las magnitudes derivadas: son las que se obtiene con la combinacin adecuada de las magnitudes fundamentales, entre ellas se encuentra el volumen, el rea, la velocidad, la densidad, etc.

Sistemas de unidades. Medir es comparar una magnitud con otra de la misma clase y que se elige arbitrariamente como unidad. La unidad de medida es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud Fsica. Una unidad de medida toma su valor a partir de un patrn. Un patrn de medida es un objeto o substancia que se emplea como muestra para medir alguna magnitud.

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Ejemplo de patrones de medida: 1. Segundo 2. Metro 3. Amperio 4. Mol 5. Kilogramo 6. Kelvin 7. Candela Y LAS MAGNITUDES Ejemplos de definiciones de patrn de medida: Metro (patrn) Metro patrn kilogramo patrn Segundo patrn Inicialmente esta unidad de longitud fue definida como la diezmillonsima parte de la distancia que separa el polo de la lnea del ecuador terrestre. La definicin actual del metro patrn corresponde a la longitud de luz recorrida por la luz en el vaco durante un intervalo de tiempo de 1/299792458 de segundo. Kilogramos (patrn) Primero se defini como la masa de un decmetro cbico de agua en su mxima densidad (4OC). Su definicin actual es la siguiente: un kilogramo patrn equivale a la masa de un cilindro hecho de platino e iridio, el cual se conserva en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas localizada en Pars, Francia. Segundo (patrn) En un principio se defini como la 1/86400 parte del da solar medio, y como la 1/31556962 parte del primer ao trpico del siglo XX (1900). En la actualidad, se define como la duracin de 9192631770 ciclos de la radiacin de cierta transicin del electrn en el tomo de cesio de masa atmica 133.

Al patrn de medir le llamamos tambin unidad de medida. Debe cumplir estas condiciones: 1. Ser inalterable, esto es, no ha de cambiar con el tiempo ni en funcin de quien realice la medida. 2. Ser universal, es decir utilizada por todos los pases. 3. Ha de ser fcilmente reproducible. Sistemas de unidades Un sistema de unidades es un conjunto de unidades de medida, en el que unas pocas se eligen como fundamentales y las dems se derivan a partir de las fundamentales. Los primeros esfuerzos por crear y establecer un sistema de unidades se convirti en un proceso incierto, convencional y confuso. Algunas unidades como el pie, la yarda, la pulgada, el

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codo, etc., provenan de alguna parte del cuerpo del soberano de la nacin, lo que dificultaba las transacciones comerciales entre los pueblos. Entre los siglos II a. de C. y IV d. de C, se realiz el primer esfuerzo por crear un sistema de unidades ms slido. Se establecen la libra y el pie como unidades de peso y longitud. Posteriormente, entre los siglos V al XV d. de C, vuelve a surgir la confusin, hasta que en el ao 1790, la Asamblea Constitucional de Francia convoca a los cientficos con el objetivo de crear y unificar los sistemas de unidades a nivel mundial. Para empezar era necesario establecer unidades patrn o estndares para determinadas magnitudes. BLOQUE 1 31 Una vez que la Asamblea Constitucional de Francia convoc a los cientficos para uniformar criterios, los hombres de ciencia estructuraron el primer sistema de unidades, llamado Sistema Mtrico Decimal. El Sistema Mtrico Decimal o simplemente sistema mtrico, es un sistema de unidades basado en el metro, en el cual los mltiplos y submltiplos de una unidad de medida estn relacionadas entre s por mltiplos o submltiplos de 10. Se pretenda buscar un sistema nico para todo el mundo para facilitar el intercambio comercial, ya que hasta entonces cada pas, e incluso cada regin, tenan su propio sistema, a menudo con las mismas denominaciones para las magnitudes, pero con distinto valor. Como unidad de medida de longitud se adopt el metro, definido como la diezmillonsima parte del cuadrante del meridiano terrestre, cuyo patrn se reprodujo en una barra de platino iridiado. El original se deposit en Pars y se hizo una copia para cada uno de los veinte pases firmantes del acuerdo. Como medida de capacidad se adopt el litro, equivalente al decmetro cbico. Como medida de masa se adopt el kilogramo, definido a partir de la masa de un litro de agua pura a su densidad mxima (unos 4C) y materializado en un kilogramo patrn. Se adoptaron mltiplos (deca, 10, hecto, 100, kilo, 1000 y miria, 10000) y submltiplos (deci, 0.1; centi, 0.01; y mili, 0.001) y un sistema de notaciones para emplearlos. El Sistema Mtrico Decimal ha sufrido cambios a lo largo del tiempo, debido a que los cientficos deben estar actualizados y atentos a cualquier cambio en la sociedad. A continuacin se muestran los cambios que ha sufrido el Sistema Mtrico Decimal, hasta llegar a lo que hoy se conoce como Sistema Internacional de Unidades.

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Sistema Mtrico decimal Cegesimal CGS M.K.S

Ao

1795

1881

1935

Sistema internacional S.I

1960

Magnitud y unidades fundamentales Longitud: Metro Masa: Kilogramo Volumen: Litro Longitud: Centmetro Masa: Gramo Tiempo: segundo Longitud: Metro Masa: Kilogramo Tiempo: Segundo Longitud: metro Masa: Kilogramo Tiempo: segundo Corriente Elctrica: Ampere Temperatura: grado Kelvin Intensidad Luminosa: La candela Cantidad de sustancia: el mol

Observaciones Es decimal Utiliza prefijos para mltiplos y submltiplos Su nombre est compuesto por la primera letra de sus unidades fundamentales Su nombre est compuesto por la primera letra de sus unidades fundamentales Posee las caractersticas del sistema mtrico decimal. Est basado en el M.K.S. Usa notacin cientfica

Tenemos adems el Sistema Ingls, cuyas unidades fundamentales son: longitud (pie), masa (libra masa) y tiempo (segundo). El Sistema Internacional es el ms aceptado en el mundo, aunque en Estados Unidos y algunos pases de habla inglesa todava siguen utilizando el Sistema Ingls, cuyas unidades se han redefinido en funcin a las unidades del Sistema Internacional. La desventaja ms notoria del Sistema Ingls es que no existe una relacin sencilla entre sus unidades. Existen otros sistemas de unidades y unidades que no estn en ningn sistema. Nosotros usaremos preferentemente el Sistema Internacional y en ocasiones el Sistema Ingls. El Sistema Internacional de Unidades se adopt en el ao 1960, en la XI Conferencia General de Pesos y Medidas, celebrada en Pars, buscando en l un sistema universal, unificado y coherente. Magnitudes Fundamentales del S.I. Nombre de la unidad Smbolo Metro M Kilogramo Kg Segundo S Kelvin K Amperio A Mol Mol Candela Cd

Magnitud Longitud Masa Tiempo Temperatura Intensidad de la corriente Cantidad de sustancia Intensidad luminosa

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Magnitud Superficie Volumen Velocidad Aceleracin Densidad

Magnitudes derivadas del S.I. Nombre de la unidad Metro cuadrado Metro cubico Metro por segundo Metro por segundo cuadrado Kilogramo por metro cubico.

Smbolo m2 m3 m/s m/s2 Kg/ m3

a)

Escribe el nombre y smbolo de las unidades que hacen falta en el siguiente cuadro. Sistema M.K.S Nombre Smbolo Sistema Cegesimal Nombre Smbolo Sistema Ingls Nombre Smbolo Libra cm3 Centmetros por segundo m/s2

Magnitud Longitud Masa Tiempo Volumen Velocidad

Aceleracin

b) Marca con un X a la derecha de cada concepto, si la magnitud es fundamental o derivada. Concepto El tiempo que dura una clase. La velocidad del autobs. La duracin de una pelcula. La distancia de tu casa a la escuela. La cantidad de agua que tomas al da. c) Contesta las siguientes preguntas: 1. Escribe 3 desventajas de tener diferentes sistemas de medicin? Fundamental Derivada

2.- Escribe 3 ventajas de tener diferentes sistemas de medicin?

3.- Menciona las razones por las cuales se han ido modificando a travs del tiempo los sistemas de medicin:

4.- Qu pases utilizan el Sistema Ingls?

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5.- En Mxico, qu sistema de unidades se emplea?

6.- A Javier Chicharito Hernndez al llegar al Manchester se le practic un examen fsico, qu magnitudes fsicas se le realizaron?

Actividad 13. Realiza un anlisis del siguiente tema, as como revisar el procedimiento que se emplea para resolver los ejemplos y realiza los ejercicios propuestos.

Notacin cientfica y decimalLos nmeros muy pequeos y muy grandes son frecuentes en la ciencia y la ingeniera, al tratar con datos cuantitativos es posible que nos encontremos con cantidades muy grandes, como por ejemplo la masa del Sol (1990000000000000000000000000000 Kg), o muy pequeas como la masa del electrn (0.00000000000000000000000000000009109 Kg) Imagnate trabajar con estos nmeros! Para evitar esto se emplea un sistema que se llama Notacin Cientfica. La Notacin Cientfica nos permite expresar cualquier nmero como el producto de otro nmero entre 1 y 10 multiplicado por una potencia entera de 10. Por ejemplo: 83 400 000 000 = 8.34 x 1010 Las potencias de 10, desde 10 1 y 0.000 000 005 6 = 5.6 x 10

hasta 10 son las siguientes: .1 . 1 .001 .0001 1 1 10 10 10 10 10 10 Potencias base diez

. .

1 10 100 1000 10000 100000

1000000

Ejemplo 1. Expresa la cantidad 670 000 con una sola cifra entera, utilizando la potencia con base 10. Como se puede observar, 670 000 consta de seis cifras enteras, para expresarlo con una sola cifra entera, debemos recorres el punto decimal cinco posiciones: . . .

Por tanto, 670 000 =

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Ejemplo 2. Expresar las siguientes cantidades con una sola cifra entera, utilizando la potencia con base 10. Como se puede observar, 670 000 consta de seis cifras enteras, para expresarlo con una sola cifra entera, debemos recorres el punto decimal cinco posiciones: a) 500 b) 85 000 c) 950 000 d) 6 000 000 a) b) c) d) . (ya que recorrimos dos posiciones el punto) (ya que recorrimos cuatro posiciones el punto) (ya que recorrimos cinco posiciones el punto) ( ya que recorrimos seis posiciones el punto)

.

Ejemplo 3. Expresa la cantidad 0.000004 con una sola cifra entera, utilizando la potencia con base 10. Como se puede observar, 0.00004 no tiene ninguna cifra entera, para expresarlo con una cifra entera, debemos recorrer el punto decimal seis posiciones, as: . .

Por tanto, 0.000003 = Como podemos observar, la base 10 se eleva a la sexta, ya que fue el nmero de veces que recorrimos el punto decimal. Cada vez que convertimos una fraccin decimal a entero el signo es negativo. Ejemplo 4. Expresar las siguientes cantidades con una sola cifra entera, utilizando la potencia con base 10. Como se puede observar, 670 000 consta de seis cifras enteras, para expresarlo con una sola cifra entera, debemos recorres el punto decimal cinco posiciones: b) e) f) g) h) . . . . 0.005 . b) 0.000216 c) 0.0000852 d) 0.000000007

.

(ya que recorrimos tres posiciones el punto) (ya que recorrimos cuatro posiciones el punto) (ya que recorrimos cinco posiciones el punto) ( ya que recorrimos nueve posiciones el punto)

Observa que el exponente indica los espacios que mueves el punto decimal hasta colocarlo enseguida del primer dgito diferente de cero, si lo mueves a la izquierda el exponente es positivo, si lo mueves a la derecha es negativo.

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Operaciones utilizando base diez. 1.- Multiplicacin de potencias con base 10, exponentes: Ejemplos: a) b) c) d) basta con sumar algebraicamente los

2.- Divisin de potencias de base 10. Los exponentes se restan algebraicamente. Ejemplos: a) b) c) d) e) 3.- Suma y resta de potencias de base 10. Para efectuar estas dos operaciones los exponentes deben ser iguales. En caso contrario debemos igualarlos ya sea aumentar uno o disminuir otro. Ejemplos: a) b) c)

.

.

4.- Elevacin de un exponente a otro exponente. Los exponentes se multiplican. a) b) c) Ejercicio 1. Convierte los siguientes nmeros escritos en notacin decimal a notacin cientfica. 1) 50 000 = 6) 435000000 = 2) 840 = 7) 84056000 = 3) 0.0093 = 8) 284.6 = 4) 2497.87 = 9) 0.043 = 5) 0.725 = 10) 0.000087 =

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Ejercicio 2. Convierte los siguientes nmeros a notacin decimal: 1) 3 x 106 = 6) 2.15 x 101 = 3 2) 4.5 X 10 = 7) 8.456 x 102 = 5 8) 1.23 x 102 = 3) 8.63 x 10 = 5 4) 2.945 x 10 = 9) 9.45 x 103 = 4 10) 8.2 x 106 = 5) 1.83 x 10 =

Ejercicio 3. En los siguientes problemas, reduce y expresa el resultado como un solo nmero escrito en notacin cientfica. 1) (6 000)( 84 000 000) = 2) (3 x 104)( 2 x 10 6) = 3) (9 x 109)( 3 x 106)(6 x103) = 4) (4 x 104)(3 x106) = 5) (5 x 106)(8 x1014) = 6) 6 x105 + 7 x104 = 7) 9.54 x106 4.2 x105 =

Autoevala tus ejercicios, comparando tus resultados con los resueltos en el pizarrn, realiza las correcciones si es necesario. Actividad 14. En binas realicen la siguiente lectura y complementen los cuadros que estn al final del texto. Mltiplos y submltiplos Las unidades del Sistema Internacional no siempre son manejables. Por ejemplo, para medir una longitud, el Sistema Internacional emplea como unidad el metro. Pero si medimos la distancia de la Tierra al Sol, resulta ser de unos 149503000000 m. El tamao de un virus, por el contrario, es de unos 0.00000002 m. Tanto en un caso como en otro los nmeros son difciles de escribir, manejar y operar, ya que tienen muchos ceros y podemos equivocarnos fcilmente si olvidamos anotar uno o escribimos uno de ms. Para emplear nmeros ms manejables, la mayora de las unidades de medida tienen mltiplos (si se trata de medidas que obtienen nmeros muy grandes) o submltiplos (si al medir se obtienen nmeros muy pequeos). Por eso, para medir la distancia entre dos ciudades, por ejemplo Tijuana y Mexicali, no usamos el metro (que resultara 254000 m) sino el kilmetro, siendo la medida 254 km. La distancia es la misma, pero el nmero obtenido es ms pequeo. Kilmetro se obtiene a partir de metro, aadiendo el prefijo kilo, que indica 1000, por eso 1 km son 1000 m. Todos los mltiplos y submltiplos se obtienen de la misma forma, agregando un prefijo a la unidad, y el prefijo indica el valor del mltiplo o submltiplo. La masa es una excepcin. Como la unidad de masa, el kilogramo, ya tiene un prefijo, estos se aaden al gramo, que es un submltiplo del kilogramo.

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Los prefijos, de origen griego, ms importantes aparecen en las siguientes tablas.Mltiplos Smbolo E P T G M K H D Submltiplos Smbolo c m n P f a

Prefijo Exa Peta Tera Giga Mega Kilo Hecto Deca

Equivalencia 18 10 15 10 1012 9 10 6 10 3 10 102 10

Prefijo Centi Mili Micro Nano Pico Femto Atto

Equivalencia -2 10 10 10 10 10 10 10

Ejemplos: km = kilmetro = 103 m = 1000 metros ks = kilosegundo = 103 s = 1000 segundos mg = miligramo = 103 g = 0.001 gramos De esta manera, podemos hacer las combinaciones que queramos PREFIJO + UNIDAD. Ejemplos: hL; prefijo=h=hecto, que significa 102 = 100; unidad = litro; cantidad = 100 litros F; prefijo= =micro, que significa 106 = 1/1000000 = 0.000001; unidad = faradio; cantidad = 0.000001 faradios mg = miligramo = 103 g = 1/1000 g = milsima de gramo ng = nanogramo = 109 g = 1/1000000000 g = milmillonsima de gramo cm = centmetro = 102 m = 1/100 m = centsima de metro hL = hectolitro = 100 L = cien litros ML = megalitro = 106 L = 1000000 litros = un milln de litros Ks = kilosegundo = 103 s = 1000 segundos = mil segundos a) Completa la siguiente tabla combinando las unidades con los mltiplos y submltiplos, anotando el nombre correspondiente de las unidades resultantes:PREFIJOS UNIDAD C Metros Cm Centmetros Litros Ml megalitros Gramos Kg Kilogramos m M n K

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b) Completa la siguiente tabla:Magnitud Masa de una batera Periodo de la luz visible Velocidad de la luz Altitud del monte Everest Radio de la Tierra Masa de un glbulo rojo Consumo anual de petrleo Edad aproximada del universo Longitud de onda de los rayos X Masa de la atmsfera Notacin cientfica Prefijo Expresin decimal

Socialicen las respuestas con sus compaeros y realicen correcciones si es necesario, as como los comentarios que consideren pertinentes para lograr una mejor comprensin del tema.

Actividad 15. Realiza una consulta bibliogrfica o en Internet de las diferentes unidades equivalencias de unidades fundamentales y derivadas, elaborando una tabla de equivalencias del S.I, CGS y Sistema Ingls. Comparen su tabla de equivalencia con las de sus compaeros con respeto y empata, realiza correcciones si es necesario. Extra clase Actividad 16. Analiza los procedimientos para realizar conversiones, en binas realicen los ejercicios propuestos. Conversiones de unidades. As como para nosotros que vivimos en frontera es casi cotidiano realizar conversiones de pesos a dlares, de kilmetros a millas, de kilogramos a libras, de grados Celsius a Fahrenheit, etc. en las ciencias tambin es muy importante realizar transformaciones o conversiones de un sistema de medicin a otro. Al conocer las equivalencias podemos hacer conversiones, empleando el mtodo llamado de multiplicar por uno, mismo que se explica a continuacin: Convertir 10 m a cm. Paso 1. Se escribe la cantidad con la unidad de medida que se desea convertir. 10 m

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Paso 2. Se pone el signo de multiplicacin y una raya de quebrado, ambos signos nos indican que haremos dos operaciones, una de multiplicacin y otra de divisin. 10 __________

Paso 3. Recordamos la equivalencia unitaria entre las dos unidades involucradas, es decir, la que vamos a transformar y las que deseamos obtener, con ello encontramos el factor de conversin. En nuestro caso tenemos que 1m = 100 cm. Colocamos el factor de conversin.

1000Ejemplo 1 Convertir 6 km a m.

Ejemplo 2. Convertir 5 pies a m. . .

Ejemplos 3. Convertir 10 N a dinas

Ejemplos 4.Convertir 10 km/hr a m/s. /

Ejemplos 5. Convertir 2 millas/hr a m/s. /

Ejercicios 1. Realiza las siguientes conversiones: a) 1.8 Km a m b) 3500 m a Km c) 7 m a cm d) 25 cm a m e) 18 pies a m f) 34 m a pies h) 30 pulg a cm i) j) 15 m a yardas 100 millas a Km o) 12 millas/h a m/s p) 10 km/h a m/s q) 80 pies/s a Km/h r) 50 kgf a N s) 1.5 cm2 a mm2 t) 18 m3 a cm3 u) 1500 litros a m3

k) 0.5 litros a cm3 l) 3 galones a litros

m) 300 m/s a Km/h n) 80 Km/h a m/s

g) 16 kg a libras

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Ejercicios 2. Resuelve los siguientes problemas. a) Una turista viaja a Argentina y, de regreso a su pas, compra 45 libras de carne, si esta misma cantidad la habra comprado en Mxico cuntos kilos tendra que haber pedido? b) Durante un viaje a Inglaterra tu abuelito tiene que remplazar su bastn de 75 cm de altura, cul ser su equivalente en pulgadas?

c) Si en Tijuana un tanque de gasolina se llena con 60 litros, con cuntos galones se llenar en San Diego? d) Un jugador del equipo de los Chargers de San Diego corri con el baln 95 yardas hasta anotar un touch-down, qu distancia en metros recorri el jugador?

e) Rafael Mrquez anot un gol en el partido contra EEUU, desde una distancia de 90 metros, cuntas yardas recorri? El chicharito corri 3,050 metros en un partido, mientas que Leonel Messi corri 1.5 millas, quin recorri mayor distancia?

f)

Una caja de cereal seala que su aporte calrico es de 3.67 kcal/g, cul ser el aporte en joules/g?

Intercambien sus cuadernos con sus compaeros y revsenlos con los ejercicios resueltos en el pizarrn, realicen correcciones y anotaciones de ser necesario.

Actividad 17. Realiza una consulta bibliogrfica o en Internet de las magnitudes escalares y vectoriales, completa los siguientes cuadros:Magnitud Definicin Caractersticas Ejemplos Grfica

Escalar

Vectorial

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Sistemas de vectores Coplanares

Definicin

Representacin grfica

No coplanares

Colineales

Concurrentes

Iguales

Paralelos

Opuestos

Extra clase Actividad 18.- Analiza la siguiente lectura, as como los ejemplos con cuidado y realiza los ejercicios propuestos. Representacin grfica de un vector. Un vector se representa grficamente con una flecha, donde podemos encontrar los siguientes elementos: 1) Punto de aplicacin: es el origen del vector. 2) Magnitud: es el valor del vector, representado por la longitud de la flecha, la cual es dibujada a escala. 3) Direccin: la determina la lnea de accin del vector y se determina respecto a un sistema de referencia, por lo regular se da en grados. 4) Sentido: hacia donde apunta la cabeza de la flecha. Para graficar un vector se hace a partir de su magnitud, y se debe elegir una escala apropiada, la cual se establece segn nuestras necesidades. Si queremos representar el vector en una cartulina no usaremos la misma escala que si lo hacemos en una hoja de nuestro cuaderno. Por ejemplo, si se desea representar en el pizarrn un vector de 350 N direccin horizontal y sentido positivo, podemos usar una escala de 1cm igual a 10N; as, con solo medir y trazar una lnea de 35 cm estar representado. Pero en nuestro cuaderno esta escala sera muy grande lo recomendable es una escala de 1cm = 100N por lo que nuestro vector estara representado por una flecha de 3.5 cm de longitud. Adems de la magnitud debemos de considerar la direccin y el sentido de la magnitud escalar. Una herramienta utilizada es la rosa nutica. 27

Ejemplo 1. Representa grficamente las siguientes magnitudes vectoriales. a) Una fuerza F = 4500 N, = b) Desplazamiento de d = 30 m al norte

Escala; 1cm = 1000 N c) 350 Newtons a 30 al Norte del Este, esto es nos movemos 30 hacia el Norte desde el Este.

Escala; 1cm = 10 m

Ejercicio 1. Representa grficamente los siguientes vectores, debes utilizar regla, transportador y una escala adecuada. a) Desplazamiento de un carro de d = 240 b) Velocidad v = 350 km/h, km, al sur y d = 360 km, km/h, y v = 230

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c) P = 3700 N,

y P = 4500,

d) P = 5700 N,

y P = 14000,

Comenta los resultados con tus compaeros, compartiendo experiencias y aprendizajes experimentados con respeto y empata. Actividad 19. Analiza los mtodos de descomposicin vectorial, pregunta a tu profesor si es necesario, realizando las actividades propuestas. Descomposicin composicin rectangular de vectores Un sistema de vectores puede sustituirse por otro equivalente que contenga un mayor o menor nmero de vectores: Si el sistema se sustituye por otro que tenga un nmero mayor de vectores, el procedimiento se denomina descomposicin. Si el sistema se sustituye por otro que tenga un nmero menor de vectores, el procedimiento se denomina composicin. Composicin de vectores por mtodos grfico y analtico. Mtodo grfico. Es el procedimiento usado para sumar dos o ms vectores y obtener un vector equivalente. Para sumar el vector B al vector A, dibujamos B de modo que su origen coincida con el extremo de A. El vector resultante R ser el que une el origen de A con el extremo de B. Usualmente R recibe el nombre de resultante de A y B. + A B = = R = Al vector resultante

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Mtodo analtico. Aunque es posible determinar grficamente la magnitud y direccin de la resultante de dos o ms vectores de la misma clase con una regla y un transportador, este procedimiento no es muy exacto, y para obtener resultados precisos es necesario recurrir a la trigonometra. Es fcil emplear la trigonometra para encontrar la resultante R de dos vectores A y A perpendiculares entre s. La magnitud de la resultante se determina por medio del Teorema de Pitgoras como: y el ngulo se encuentra a partir de la relacin, tan Descomposicin vectorial por mtodos grfico y analtico. Mtodo grfico. As como dos o ms vectores pueden sumarse para dar un solo vector resultante, es posible descomponer un vector en dos o ms vectores diferentes a este proceso se le llama descomposicin y los obtenidos se llaman componentes rectangulares. En la siguiente figura, el vector V representa la magnitud, direccin y sentido correspondiente. y

x En esta figura se indica el mismo vector con dos perpendiculares a cada uno de los ejes trazados desde su extremo final a los ejes x y y, respectivamente quedando construido un rectngulo, en donde la diagonal es el vector V y sus componentes Vx y Vy cuya suma vectorial es equivalente al vector V.Para el mtodo analtico se usa las funciones bsicas de trigonometra:

Vy Vx

Vx = V cos Vy = V sen .

Ejemplo 1. Calcula los componentes rectangulares del vector A = 250N, = Mtodo grfico Mtodo analtico Ax = A cos Ax = 250N cos 40 Ay Ax Ax = 191.51N

Ay = A sen Ay = 250N sen 40 Ay = 160.69N

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Ejercicio 1. Determina los componentes rectangulares de los siguientes vectores, por el mtodo grfico y analtico. a) Una fuerza de 200N a 45 b) Un desplazamiento de 60m a 164 c) Una velocidad de 85 km/h a 70 al S del E a)

b)

c)

Coevala el trabajo con los resultados expuestos en el pizarrn, con orden y atencin para corregirlos.

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Actividad 20. Analiza los mtodos de suma de vectores, presta mucha atencin a los ejemplos resueltos, posteriormente en binas realicen las actividades propuestas. Existen tres mtodos grficos para la suma vectorial. vectorial

Tringulo

Metodos grficos

Polgono

Paralelogra mo

Los mtodos grficos requieren de saber manejar escalas, de una escuadra, transportador y papel milimtrico de preferencia. El mtodo del tringulo. Se emplea preferentemente cuando tenemos dos vectores cuyo ngulo interno entre ellos es mayor de y menor a . Vlido slo para dos vectores concurrentes y coplanares. El concurre mtodo es el siguiente: se unen los dos vectores uno a continuacin del otro para luego formar un tringulo, el vector resultante se encontrar en la lnea que forma el tringulo y su punto de aplicacin coincidir con el origen del primer vector. p

Ejemplo 1. Obtn la resultante por el mtodo del tringulo de los siguientes vectores: A = 20 m, esultante tringulo y B = 30 m,

Escala 1cm = 10 m

A B

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Ejercicio 1. Obtn la resultante por el mtodo del tringulo de los siguientes vectores: A = 35 m, y B = 80 m,

Ejercicio 2. Obtn la resultante por el mtodo del tringulo de los siguientes vectores: y A = 13 m, A =8 m,

Ejercicio 3. Obtn la resultante por el mtodo del tringulo de los siguientes vectores: A = 5000 m, y A = 3000 m,

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Coevala el trabajo de tus compaeros con los resueltos por alguno de tus compaeros en el pizarrn, realiza los comentarios y correcciones necesarias, para que el tema les quede claro.

Actividad 21. Analiza el mtodo de suma de vectores del paralelogramo, presta mucha atencin a los ejemplos resueltos, posteriormente en binas realicen las actividades propuestas. Mtodo del paralelogramo. Este mtodo es vlido slo para dos vectores coplanares y concurrentes, para hallar la resultante se une a los vectores por el origen (deslizndolos) para luego formar un paralelogramo, el vector resultante se encontrar en la diagonal que parte del punto de del origen comn de los dos vectores.

Ejemplo 1. Obtn la resultante por el mtodo del paralelogramo de los siguientes vectores: A = 350 N, y B = 350 N,

Escala: 1cm = 100N La resultante mide 6.5 cm Magnitud = 6.5cm = 650 N Direccin = Sentido NE Resultante tiene una magnitud de 650N con una direccin de

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Ejemplo 2. Obtn la resultante por el mtodo del paralelogramo de los siguientes vectores: A = 3 N, y B = 3 N, Escala: 1cm = 1N La resultante mide 5.5 cm Magnitud = 5.5cm = 5.5 N Direccin = 20 Sentido NO Resultante tiene una magnitud de 5.5 N con una direccin de 20

Ejercicio 1. Obtn la resultante por el mtodo del paralelogramo de los siguientes vectores: A = 100km, y B=120 km,

Ejercicio 2. Obtn la resultante por el mtodo del paralelogramo de los siguientes vectores: A = 50N, y B = 20N,

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Ejercicio 3. Obtn la resultante por el mtodo del paralelogramo de los siguientes vectores: A = 75m, y B = 100 m,

Coevala el trabajo de tus compaeros con los resueltos por alguno de tus compaeros en el pizarrn, realiza los comentarios y correcciones necesarias, para que el tema les quede claro. ACTIVIDAD 22. Analiza el mtodo de suma de vectores del polgono, presta mucha atencin a los ejemplos resueltos, posteriormente en binas realicen las actividades propuestas. Mtodo del polgono. Vlido slo para dos o ms vectores concurrentes y coplanares. El mtodo es el siguiente. Se unen los dos vectores uno a continuacin del otro para luego formar un polgono (a esto se le llama juntar cola con punta). El vector resultante se encontrar en la lnea que forma el polgono y su punto de aplicacin coincidir con el origen del primer vector.

En el caso de que el origen del primer vector coincida con el extremo del ltimo, el vector resultante es nulo; y al sistema se le llama polgono cerrado.

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Ejemplo 1. Obtn la resultante por el mtodo del polgono de los siguientes vectores: A = 350N, y B= 200 N, Escala: 1cm = 100N La resultante mide 5 cm Magnitud = 5 cm = 500 N Direccin = 20 Sentido NE Resultante tiene una magnitud de 500N con una direccin de 20 Ejemplo 2. Obtn la resultante por el mtodo del polgono de los siguientes vectores: A = 30m, , B = 25m, y C = 20m, Escala: 1cm = 10 m La resultante mide 3.3 cm Magnitud = 3.3 cm = 33 m Direccin = 35 Sentido NO Resultante tiene una magnitud de 33 m con una direccin de 35 Ejercicio 1. Obtn la resultante por el mtodo del polgono de los siguientes vectores: A = 7000 D, , B = 6000 D, y C = 4000 D,

37

Ejercicio 2. Obtn la resultante por el mtodo del polgono de los siguientes vectores: A = 80N, , B = 110N, y C = 150,

Ejercicio 3. Obtn la resultante por el mtodo del polgono de los siguientes vectores: A = 36 N, , B = 46N, y C = 24N,

Coevala el trabajo de tus compaeros con los resueltos por alguno de tus compaeros en el pizarrn, realiza los comentarios y correcciones necesarias, para que el tema les quede claro.

ACTIVIDAD 23. Analiza el mtodo analtico de suma de vectores, presta mucha atencin a los ejemplos resueltos, posteriormente en binas realicen las actividades propuestas. Mtodo analtico. El mtodo analtico emplea el teorema de Pitgoras y funciones trigonomtricas, presenta ms ventajas que los mtodos grficos, ya que este te ofrece precisin:

38

Los pasos del mtodo analtico son: 1.- Se dibujan los vectores (no a escala) en un sistema de ejes coordenados. 2.- Se descompone cada uno de los vectores en sus componentes rectangulares (horizontal y vertical). 3.- Calcular el valor de la componente X usando la funcin de coseno y el valor de la componentes Y con la funcin seno, para cada vector. 4.- Se consideran positivos los componentes hacia la derecha y hacia arriba. 5.- Se consideran negativas los componentes hacia la izquierda y hacia abajo. 6.- Se suman los componentes horizontales y lo mismo se hace con las componentes verticales, de tal forma que el sistema original de vectores se reduzca a dos vectores perpendiculares. 7.- Con el Teorema de Pitgoras se calcula el mdulo de la resultante. 8.- Con la funcin tangente se calcula la direccin de la resultante. Ejemplo 1. Obtn la resultante por el mtodo analtico de los siguientes vectores: A = 30N, , B= 50 N, y C = 35 N, . Descomponer cada uno de los vectores en sus componentes horizontal y verticalAx = A cos 30 cos 0 30 Bx = B cos 50 cos 50 32.13 Cx = C cos 35 cos 150 30.3130

Ay = A sen 30 sen 0 0 By = B sen 50 sen 50 38.20 Cy = C cos 35 sen 150 17.500 38.2

32.13

31.82

30.31

17.5

55.7

.

. . . . Vector resultante Magnitud = 64.14 N y direccin = .

.

.

.

39

Ejemplo 2. Obtn la resultante por el mtodo analtico de los siguientes vectores: A = 50m, , B= 70 m, y C =60m, . Descomponer cada uno de los vectores en sus componentes horizontal y vertical.Ax = A cos 50 cos3 0 43.3 m Bx = B cos 70 cos 270 0 Cx = C cos 60 cos 320 45.96 m43.3

Ay = A sen 50 sen 30 25 m By = B sen 70 sen 270 70 Cy = C cos 38.5689.26 25 70 38.56 83.56

45.96

.

. . . . Vector resultante Magnitud = 122.26 m y direccin = .

.

.

Direccin =

.

.

.

Ejercicio 1. Determina el vector resultante, empleando el mtodo analtico de los siguientes sistemas de vectores: a) b) c) d) e) , , , , ,

, ,

, ,

,

, ,

,

,

,

Coevala el trabajo de tus compaeros con los resueltos por alguno de tus compaeros en el pizarrn, realiza los comentarios y correcciones necesarias, para que el tema les quede claro.

40

ACTIVIDAD 24. Analiza la aplicacin de los mtodos de suma de vectores, presta mucha atencin a los ejemplos resueltos, posteriormente en binas realicen las actividades propuestas. Ejemplo 1. Un auto recorre 20 km hacia el Norte y despus 35 km en una direccin 60 al Oeste del Norte. Determine magnitud y direccin del desplazamiento resultante del auto.Ax = A cos km Bx = B cos By = B sen Ay = A sen

Vector resultante Magnitud = y direccin =

Ejercicio 1. Resuelve los siguientes problemas, utilizando el mtodo analtico de suma de vectores.

1. Determina la fuerza resultante debida a dos fuerzas concurrentes que actan sobre la caja mostrada en la figura. F1= 3 N FR F2 = 4 N

41

2. Determina la fuerza equilibrante del sistema de fuerzas concurrentes mostrado en la figura.F 45 Fe = 60 F 2 1=200

N

= 10 N

3. Determina la fuerza resultante que acta sobre el avin mostrado en la figura siguiente:

F1 = 800 N 30 45

F2 = 900 N

4.- Un automvil recorre 20 km en direccin al Norte y luego 35 km en direccin 60 al Noroeste. Encuentra la magnitud, direccin y sentido de un solo vector que d el efecto neto del viaje del auto. Este vector se llama desplazamiento resultante del auto.

42

5.- Una pareja de esposos que acostumbran practicar deporte corre 7 km al Norte y despus 5 km al Este. Calcula: a) La distancia total recorrida; b) El desplazamiento.

6.- Una persona camina en busca de latas de aluminio de desecho en la va pblica, para acumularlas y despus venderlas. Si sus desplazamientos son 150 m al Sur, 300 m al este, 300 m al Norte y 300 m al Oeste, calcula: A) La distancia total recorrida; B) El desplazamiento total de manera grfica.

7.- Un estudiante se encuentra de vacaciones en la playa y pasea en una moto acutica por la baha, realizando los siguientes desplazamientos: 300 m al oeste, 200 m al Norte, 350 m al Noreste y 15 m al Sur. Calcular: a) La distancia total recorrida; b) El desplazamiento total.

8.- Un motociclista efecta dos desplazamientos para probar su moto nueva, el primero 7 km al norte y el segundo 5 km al Este. Calcular: a) La distancia total recorrida; b) De forma grfica, el desplazamiento total del recorrido.

43

9.- Un nio que empieza a caminar efecta los siguientes desplazamientos; 6 m al este, 4 m al Noreste y 2 m al Norte. Calcula: a) La distancia total recorrida. b) El desplazamiento total de forma grfica.

Coevala el trabajo de tus compaeros con los resueltos por alguno de tus compaeros en el pizarrn, realiza los comentarios y correcciones necesarias, para que el tema les quede claro.

Prcticas de laboratorio

Prctica No.1. La caja negra En esta actividad identificars algunas de las caractersticas de la metodologa que se emplea en la ciencia para resolver un problema. Qu necesitas? Una caja de galletas o de zapatos. Cinta adhesiva Objetos diversos (canicas, balines, gomas, lpices, manzanas, clips, pelotas, etc.) Una paoleta.

Qu debemos hacer? 1.- Uno de los integrantes del equipo deber introducir en la caja los objetos que desee, sin que los dems miembros del equipo sepan lo que se introdujo. 2.- Estando la caja cerrada, la persona que introdujo los objetos pedir a cada uno de los integrantes que contiene la caja. Ahora, tienen un problema que resolver. 3.- Con slo ver la caja sin tocarla, escribe en la siguiente tabla lo que crees que contiene. La respuesta ser t hiptesis inicial. Registra tambin las hiptesis iniciales de dos de tus compaeros.

44

Yo.Compaero (a) 1.Compaero (a) 2.-

4.- Para tener una idea ms precisa del contenido de la caja, tmalo entre tus manos y, sin abrirla, muvela de un lado a otro, agitndola. Escucha el ruido que se produce en su interior.

5.- Ahora, con los ojos vendados y ya abierta la caja, acrcate a ella y, sin que los dems integrantes vean el contenido de caja, huele el interior.

6.- Frmula una nueva hiptesis; escrbelas en las siguiente tabla, los nombres de los objetos que crees que contienen la caja. Se te retirara la venda una vez que se haya cerrado la caja.

7.- Cuando todos los integrantes del equipo hayan realizado lo mismo que t, registra sus nuevas hiptesis. Yo.Compaero (a) 1.Compaero (a) 2.-

8.- Finalmente, abran la caja y comparen su contenido con sus hiptesis.

Discusin y conclusiones. 1.- Qu tanto se aproximaron tus hiptesis?

2.- Cul fue tu hiptesis ms cercana al contenido de la caja? Por qu?

3.- Cuntos objetos adivinaste en tu hiptesis final?

4.- Cul de tus sentidos te ayudo ms en la formulacin de la hiptesis final? Por qu?

5.- Son parecidas las hiptesis finales formuladas por los integrantes del equipo? Por qu?

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Prctica No. 2. Mediciones con diferentes instrumentos: En esta actividad comparars las mediciones realizadas al mismo objeto con diferentes instrumentos de medicin. Qu necesito? Una regla graduada en centmetros Una regla graduada en milmetros Un vernier Tres monedas de diferentes tamaos.

Qu debes hacer? 1.- Mide el dimetro y el grosor de cada moneda con la regla graduada en centmetros (regla a la que le faltan los milmetros). Registra las mediciones en la tabla siguiente.

Instrumento empleado

Dimetro

Grosor

2.- Repite el procedimiento anterior, pero con cada instrumento de medicin (regla en milmetros y vernier) 3.- Elabora una tabla de resultados para cada moneda.

Discusin y conclusiones. 1.- Con qu instrumento se dificulta ms la medicin?

2.- Con qu instrumentos son ms precisas las mediciones?

46

3.- Escribe tus conclusiones finales de la actividad.

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BLOQUE II

Identifica las diferencias entre los tipos de movimientos

BLOQUE II

Identifica las diferencias entre los tipos de movimientos

DESEMPEOS A DEMOSTRAR: Emplea los conceptos del bloque para formular explicaciones a fenmenos y problemas planteados en la asignatura. Grafica las ecuaciones que describen los movimiento de los cuerpos. Resuelve problemas que involucran las ecuaciones que describen los diferentes tipos de movimiento.

Desarrolla metodolgicamente la aplicacin de los movimientos en hechos de la vida cotidiana.

SITUACIN DIDCTICA:

Situacin didctica 1: Todos los das al ir a la escuela ves gente caminando por las banquetas, que va en vehculos, bicicletas o motocicletas, circulando por las calles hasta llegar a un alto y detenerse, para despus seguir su camino, aumentando su movimiento. Tambin observas que las ruedas de los vehculos se mueven dejando marcas en el suelo. Te das cuenta que la distancia que recorres se hace mayor al transcurrir el tiempo, hasta que por fin llegas a la escuela. En la escuela observas la cada de las hojas de los rboles, gotas de agua que caen del techo debido a la brisa de la maana, el vuelo de los pjaros y de los aviones. En la cancha algunos compaeros juegan lanzando la pelota de un lado a otro y tratan de encestarla en la red para ganar el partido. CONFLICTO COGNITIVO: Qu tienen en comn todos los sucesos descritos? Todos se ven iguales? Qu los diferencia?

49

SECUENCIA DIDCTICA 1:

Evaluacin diagnstica.

Contesta las siguientes preguntas: 1.- Cul es la diferencia entre distancia y desplazamiento?

2.- Qu es movimiento?

3.- Cules son los tipos de movimientos que conoces?

4.- Qu es aceleracin?

5.- Da tres ejemplos de movimiento que observes cotidianamente:

50

Datos

Frmula(s)

Sustitucin

Resultado

Datos

Frmula(s)

Sustitucin

Resultado

51

ACTIVIDAD 1. Realiza la siguiente lectura y completa el cuadro anexo al final de esta, para algunas de ellas, tendrs que realizar una consulta bibliogrfica o en Internet, las cuales comentaras con tus compaeros y corregirs si es necesario. A veces cuando estas sentado en el saln de clases sientes como si nada se moviera, pero s estas muy equivocado, recuerda que la Tierra gira alrededor de su eje. Adems, la Tierra gira , alrededor del Sol, el Sol se mueve con respecto al centro de la Galaxia de la Va Lctea y as sucesivamente. Todo es movimiento y la Fsica es la ciencia encargada de estudiarlo, po por medio de una de sus ramas: la MecnicaCinemtica Parte de la fsica que estudia el movimiento de los cuerpos sin importar la causa.

Mecnica

Dinmica

Parte de la fisica que estudia los cuerpos en movimientos y las causas que lo oiriginan.

Esttica

Parte de la fisica que estudia los cuerpos en reposo o en equilibrio

En este curso estudiaremos a la cinemtica, es decir el movimiento de los cuerpos sin importar sus causas. Entonces Qu es movimiento? Movimiento es el cambio de posicin de un cuerpo respecto a un punto de referencia. Por lo que cuando estudiamos un movimiento es necesario establecer dicho punto que recibe el nombre de sistema de referencia o marco de referencia, que consiste en un s sistema de ejes coordenados cuyo origen es el punto de observacin. Sistema de referencia Si tu posicin en este momento es la de estar sentado o parado en la sala de tu casa, ests en reposo (para efecto de nuestro estudio de la mecnica clsica, olvidaremos que todo en el universo se mueve). Lo mismo puedes decir de la TV sobre la mesa o de cuadro en la pared, del se encuentran en reposo. Ahora, supn que ests parado dentro en el autobs rumbo a tu escuela, parece que estas en reposo, sin embargo, otra persona que est afuera, ve cmo se aleja el autobs y dice que te ests moviendo. Entonces, te ests moviendo o ests inmvil? Entonc e La respuesta es: depende. Para decir si un cuerpo se mueve o no, hay que especificar con respecto a qu (sistema de referencia). En este caso, t ests inmvil con respecto al sistema de referencia autobs y ests en movimiento con respecto al sistema de referencia persona del exterior (o Tierra, porque est parado sobre ella). Esto nos permite entender que el movimiento puede ser descrito de diferentes maneras dependiendo del sistema de referencia en el que se le ubique.

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Un sistema de referencia absoluto considera como referencia a un punto u objeto fijo, mientras que un sistema de referencia relativo, considera un punto u objeto mvil. En el ejemplo anterior, la Tierra (o la persona parada sobre ella) sera un sistema de referencia absoluto, mientras que el autobs sera un sistema de referencia relativo. Recordando lo que dijimos al principio, en realidad no existen los sistemas de referencia absolutos, pues todo en el universo se mueve. Sin embargo, para nuestro estudio de mecnica clsica, usaremos sistemas de referencia que podamos considerar fijos o inmviles. Trmino Mecnica Cinemtica Dinmica Es el cambio de posicin de un cuerpo respecto a un punto de referencia. Sistema de referencia absoluto Es aquel que considera mvil el sistema de referencia. Partcula Cuerpo fsico Es la separacin entre un objeto y un punto de referencia. Trayectoria Entre dos objetos se calcula midiendo su separacin y no requiere de un sistema de referencia. Desplazamiento Es una cantidad escalar que representa cambio de posicin en un intervalo de tiempo sin marcar una direccin especfica. Velocidad Aceleracin Concepto

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ACTIVIDAD 2. Realiza una consulta de los tipos de movimiento, segn su tipo de trayectoria, complementa la siguiente tabla, la cual la socializaras con tus compaeros. ,

Tipo de movimiento Rectilneo Circular Parablico Elptico

Concepto

ACTIVIDAD 3. Elabora un mapa mental de los tipos de movimientos en equipos de 4 5 integrantes.Rectilineo

Eliptico

Tipos de movimientos

Circular

Parbolico

De forma aleatoria muestran el mapa mental a tus compaeros, de forma respetuosa y an ordenada.

ACTIVIDAD 4. proponen.

Analiza las grficas de M.R.U y contesta los ejercicios que se te M.R.U.

Caractersticas generales del movimiento en una dimensin. Cuando hablamos del movimiento en una dimensin, nos estamos refiriendo al que ocurre en una lnea recta. Puede ser una recta horizontal, por ejemplo, un carro movindose horizontalmente en la misma direccin.

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El movimiento tambin puede ser en lnea recta vertical, como cuando dejamos caer un cuerpo. Cuando utilizamos un sistema de coordenadas cartesianas, el movimiento horizontal lo representamos en el eje de las X y el movimiento vertical lo representamos en el eje de las Y. As pues, cuando hablamos de una dimensin, nos referimos a la coordenada X o a la coordenada Y, segn que el movimiento sea horizontal o vertical, respectivamente. Si el movimiento requiere de dos o ms coordenadas, entonces ya no ser rectilneo. En la prxima secuencia veremos algunos casos de movimientos en dos dimensiones. Dentro del movimiento rectilneo, nos encontramos con que puede haber varios casos: la velocidad puede ser constante o puede ser variable. Cuando la velocidad es variable, existe una aceleracin, la cual a su vez, puede ser constante o variable. En todos los casos a estudiar, nos interesa conocer cmo varan: la posicin, la velocidad y la aceleracin, en el transcurso del tiempo, para lo cual manipularemos las frmulas que definen a dichas variables. Movimiento Rectilneo Uniforme M.R.U. Este tipo de movimiento implica velocidad constante, esto es, que el objeto efecta desplazamientos iguales en tiempos iguales.

En los siguientes ejercicios estudiaremos algunos movimientos que se realizan a lo largo de una lnea recta. Un movimiento ser rectilneo cuando su trayectoria sea igual a su desplazamiento, de esta manera podemos emplear las palabras RAPIDEZ y VELOCIDAD de manera indistinta. Los datos se representan en forma grfica para mostrar la relacin entre dos variables. Existen dos tipos de variables: a) Las independientes que no estn supeditadas a otras y que se escriben en el eje de las x. b) Las dependientes las cuales estn sujetas al valor de las otras y se escriben en el eje de las y.

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En las grficas existen relaciones lineales, inversas y cuadrticas.

Nosotros estudiaremos dos tipos de grfica, Posicin vs. Tiempo Velocidad vs. Tiempo Ejemplo 1. Con base en la siguiente tabla contesta lo que se te indica. Tiempo (s) Posicin (m) 0 0 5 100 10 300 15 300 20 400 25 500 35 0 a) Grfica posicin vs tiempo a) Traza una grfica posicin vs tiempo b) Calcula la distancia total c) Calcula el desplazamiento total d) Calcula la velocidad en los primeros 5 segundos e) Calcula la velocidad en el perodo de 15 a 25 segundos

b) La distancia total se obtiene, sumando todos los desplazamientos ya que la distancia es una cantidad escalar y no tiene direccin por esta causa se suma todo. d=100+200+0+100+100+500 = 1000 m. c) El desplazamiento total es 0 ya que el objeto sali y lleg al mismo lugar. d) Calcula la velocidad en los primeros 5 segundos. Esto se calcula con la pendiente de la grfica , la cual nos da la velocidad, utilizando la siguiente frmula: V = d2 - d1 = 100 - 0 = 20 m/s t2 t1 5-0 e) Calcula la velocidad en el perodo de 15 a 25 segundos. V = d2 - d1 = 500 - 300 = 20 m/s t2 t1 25 - 15

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Ejercicio 1. Con base en la siguiente tabla contesta lo que se te indica. Tiempo (seg) 0 2 3 4 5 6 7 8 Posicin (m) -40 -25 -25 -20 0 25 25 15

a) El desplazamiento total. b) La distancia total c) Los perodos de velocidad constante. d) La velocidad en los primeros dos segundos e) La velocidad de 7 a 8 segundos

Ejercicio 2. Con base en la grfica mostrada contesta lo que se te indica. a) Calcula la distancia total. b) Calcula el desplazamiento total. c) La velocidad en el perodo de 4 a 6 segundos. d) La velocidad en los dos primeros segundos. e) La velocidad en el perodo de 10 a 12 segundos

Comparte los resultados y las experiencias con tus compaeros para lograr un aprendizaje significativo.

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ACTIVIDAD 5. Revisa los procedimientos que se emplearon para resolver los siguientes ejercicios, comenta los resultados con tus compaeros y realiza correcciones si es necesario. Movimiento rectilneo uniforme. La velocidad: Es una magnitud vectorial, pues para quedar bien definida requiere que se seale, adems de su magnitud, su direccin y su sentido. Es el desplazamiento realizado por un mvil, dividido entre el tiempo que tarda en efectuarlo.

Velocidad media: representa la relacin entre el desplazamiento total hecho por un mvil y el tiempo en efectuarlo. 2

Velocidad promedio: Cuando un mvil experimenta dos o ms velocidades durante su movimiento se puede obtener una velocidad promedio, si sumamos las velocidades y las dividimos entre el nmero de velocidades sumadas.

Rapidez media:

4

Donde: v = velocidad (m/s) d Cambio de desplazamiento (m). = Cambio de tiempo (s). df = Desplazamiento final (m). di = desplazamiento inicial (m). tf = tiempo final (s). ti = tiempo inicial (s).

Donde: vm = Velocidad media (m/s). vo = Velocidad inicial (m/s). vf = velocidad final (m/s). rm = rapidez media (m/s)

Ejemplo 1. Se usa un cronmetro para tomar el tiempo de un automvil. En el tiempo t1= 12 s el automvil est a una distancia d1= 50 m. En el tiempo t2= 15 s a una distancia d2= 65 m. Cul es su velocidad instantnea? Datos t1= 12 s d1= 50 m t2= 15 s d2= 65 m Frmula(s) Sustitucin Resultado

Vi =

d 2 d1 t 2 t1

Vi =

65m 50m 15s 12s

V= 5 m/s

Vi =

58

Ejemplo 2. Encuentra la velocidad promedio de un mvil que durante su recorrido hacia el Norte, tuvo las siguientes velocidades: V1 = 18.5m / s , V 2 = 22 m / s , V3 = 20.3m / s y

V4 = 21.3m / sDatos Frmula(s) SustitucinVm = 18.5m / s + 22m / s + 20.3m / s + 21.3 4

Resultado

Vm =V1 = 18 .5 m / s V 2 = 22 m / s

Vm =

V +V2 +V3 +V4 1 4

Vm = 20.57 m / s Al Norte

V3 = 20 .3 m / s V4 = 21.3 m / s

3. Aurora realiza el recorrido entre Tijuana y Ensenada (105 Km) en una hora y media. Al llegar al puerto, le pregunta su novio si no haba manejado muy rpido y ella le contest que no. Cul fue su velocidad media? Datos Frmula(s) Sustitucin Resultado

Vm =d = 105 Km

Vm =

d t

Vm =

105 Km 1.5 hrs

Vm = 70 Km / h

t = 1.5 hrsVm = d t

Ejercicios propuestos: 1. Ana Guevara recorre 400m en 45 segundos. Cul es su velocidad? Datos Frmula(s) Sustitucin Resultado

2. Un ciclista mantiene una velocidad constante de 14 m/s en un trayecto recto de 2,000 m. Determinar el tiempo que utiliz para recorrer dicha distancia. Datos Frmula(s) Sustitucin Resultado

59

3. Un chacal que va huyendo, sube un cerro a una velocidad inicial de 30 km/h y lo baja a una velocidad final de 60 km/h. Cul es su velocidad media? Datos Frmula(s) Sustitucin Resultado

4. En una grfica se observa que un cuerpo recorre una distancia d1=4.0 cm en un tiempo de t1= 2.0 s; y una distancia d2= 7.0 cm en un tiempo de t2= 6.0s. Cul es su velocidad? Datos Frmula(s) Sustitucin Resultado

5. En Berln 2009, el jamaicano Usain Bolt, campen mundial de atletismo, rompi el rcord mundial, recorriendo 200m en tan solo 19.19 segundos. Cul fue su velocidad? Datos Frmula(s) Sustitucin Resultado

60

6.- Encuentra la velocidad promedio de un mvil que durante su recorrido hacia Sinaloa tuvo 75 , 92 , 105 , 64 . las siguientes velocidades: Datos Frmula(s) Sustitucin Resultado

7.- El sonido viaja con una rapidez promedio de 340 m/s. El relmpago que proviene de una nube causante de una tormenta distante se observa en forma casi inmediata. Si el sonido del rayo llega a nuestro pido 3 s despus, A qu distancia esta la tormenta? Datos Frmula(s) Sustitucin Resultado

8.- Un cohete pequeo sale de una plataforma en direccin vertical ascendente y recorre una distancia de 40m antes de iniciar su regreso al suelo 5 s despus de que fue lanzado, Cul fue la velocidad promedio de su recorrido? Datos Frmula(s) Sustitucin Resultado

61

9.- Un automvil transita por una curva en forma de U y recorre una distancia de 400m en 30s. Sin embargo, su posicin final est a solo 40m de la posicin inicial, Cul es la rapidez promedio y la magnitud de la velocidad promedio?

Datos

Frmula(s)

Sustitucin

Resultado

10.- Cunto tiempo tardar en recorrer 400 km si la rapidez promedio es de 90 Km/h? Datos Frmula(s) Sustitucin Resultado

En esta pgina podrs realizar grficas: www.educaplus.org/movi/3_3et1.html

ACTIVIDAD 6. Analiza el movimiento rectilneo uniformemente acelerado, al terminar realiza los ejercicios propuestos. Movimientos rectilneo uniformemente acelerado (MRUA) El movimiento rectilneo uniformemente acelerado (MRUA), es aquel en el que un mvil se desplaza sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleracin constante. Recordemos que la aceleracin existe cuando cambia la velocidad, en magnitud, direccin o ambas.

62

Interpretacin de graficas de (MRUA)

Ejemplo 1. Con base en la grfica mostrada contesta lo que se te indica.

a) Calcula la distancia total recorrida. b) Calcula el desplazamiento total. c) Calcula la aceleracin en el perodo de 10 s 15 segundos d) Calcula la aceleracin en el perodo de 25 a 30segundos

a)

b) Para calcular el desplazamiento se suman las reas positivas (las de arriba) y se restan las negativas (las de abajo). En este caso : 400 - 200 = 200 m c) En este tipo de grficas la pendiente de la grfica nos da la aceleracin con la siguiente frmula:

rea 1 = ( B +b / 2 ) h = (15 + 5 / 2 ) 40 = 400 m. rea 2 = b x h / 2 = 10 x 40 / 2 = 200m

a=

/

= = - 8 m/s2

Para calcular la distancia se suman todas las reas por lo cual el resultado en esta grfica es de: 400 + 200 = 600 m.

d) a =

= = 8 m/s2

63

Ejercicio 1. En base a la tabulacin mostrada contesta lo que se te indica. Tiempo (s) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Velocidad (m/s) 200 0 0 -150 -150 0 100 0 -200

a) Traza una grfica velocidad vs. tiempo b) Calcula la distancia total c) Calcula el desplazamiento total d) Calcula la aceleracin en el primer segundo. e) Calcula la aceleracin en el perodo de 7 a 8 segundos.

a)

Intercambia con tus compaeros los resultados obtenidos en los ejercicios propuestos. Identifica tus errores y corrgelos, compartiendo experiencias y aprendizajes adquiridos.

ACTIVIDAD 7. Revisa las siguientes expresiones matemticas que representan el movimiento rectilneo uniformemente acelerado (MRUA) y su uso para resolver los siguientes problemas. El movimiento rectilneo uniformemente acelerado (MRUA) Este movimiento se caracteriza porque la velocidad experimenta cambios iguales en cada unidad de tiempo. En este movimiento el valor de la aceleracin permanece constante al transcurrir un tiempo. Aceleracin media. Es el cociente que resulta de dividir el cambio en la velocidad entre el tiempo que tarda en producirse ese cambio. Ecuaciones bsicas del MRUA 2 2

64

Donde: 2 am = aceleracin media (m/s ). vf = velocidad final (m/s). v0 = velocidad inicial (m/s). t = tiempo (s). a = aceleracin (m/s2). d = distancia en (m)

Ejemplo 1. Un automvil viaja a 72 Km/h aumenta su velocidad a 110 km/h en 10 segundos. Calcular su aceleracin en m/s2 y su desplazamiento en ese tiempo. Datosv0 = 72 Km/ h = 20 m / s v f = 110 Km/ h = 30.5 m / s t = 10 sd = v0t +

Frmula(s)a = vf

Sustitucina = 30 . 5 m / s 20 m / s 10 s(1 . 05 m / s 2 )(10 s ) 2 2

Resultado

v0 tat 2 2

a = 1.05m / s 2

d = ( 20 m / s )(10 s ) +

d = 252.5 m

Ejemplo 2.- Un carro tiene una aceleracin de 8m/s2. a) Cunto tiempo necesita para alcanzar una velocidad de 24 m/s partiendo del reposo? b) Qu distancia recorre durante ese perodo de tiempo? Datosa = 8 m / s2 v f = 24 m / s v0 = 0 m / s a) t = b) d =

Frmula(s)

Sustitucin a) t =

Resultado

t=

v f v0 a

24m / s 0m / s 8m / s 2( 8 m / s 2 )( 3 s ) 2 2

a) t = 3 sb) d = 36 m

at 2 d = v0 t + 2

b ) d = ( 0 m / s )( 3 s ) +