cuaderno de fisica 1

7/26/2019 Cuaderno de Fisica 1

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UNID

ADEDU

CATIVA

SANTAMARI

AEUF

RASIA

F

sica


2/48

ContenidoINTRODUCCION A LA FISICA...........................................................................3

ELECTRICIDAD:........................................................................................... 3

METODO CIENTIFICO:..................................................................................3

MAGNITUDES Y UNIDADES..............................................................................4

MAGNITUDES...............................................................................................4

MAGNITUDES FUNDAMENTALES:.................................................................4

MAGNITUDES DERIVADAS:..........................................................................4

TRANSFORMACION DE UNIDADES...............................................................4

OPERACIONES EN NOTACION CIENTIFICA...................................................6

MULTIPLICACION Y DIVISION EN NOTACION CIENTIFICA..............................7

OPERACIONES COMBINADAS MULTIPLICACION Y DIVISION.........................8VECTORES......................................................................................................8

SISTEMA DE COORDENADAS:......................................................................8

DESCOMPOSICION DE UN VECTOR............................................................11

AGULOS DIRECTORES...............................................................................13

COSENOS DIRECTORES.............................................................................13

VECTORES BASE.......................................................................................14

VECTOR UNITARIO.....................................................................................14

FORMAS DE EXPRESIN DE UN VECTOR...................................................16

OPERACIONES ENTRE VECTORES..........................................................18

Mtodo Analtico:.................................................................................... 18

Mtodo grfico........................................................................................18

Mtodo del polgono................................................................................19

RESTA DE VECTORES.............................................................................20

Por el mtodo analtico:...........................................................................20

Por el mtodo del paralelogramo..............................................................21CINEMATICA................................................................................................. 21

MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME (MRU)..............................................22

MAGNITUDES ESCALARES........................................................................23

MAGNITUDES VECTORIALES.....................................................................23

FORMULAS ESCALARES FORMULAS VECTORIALES.......................23

Moi!i"#$o R"c$i%#"o U#i&o'!"!"#$" Va'iao...........................................26

Magnitudes escalares:................................................................................27

Magnitudes Vectoriales:..............................................................................27


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D"s*"+" " F,'!-%as..................................................................................29

Movimiento Rectilneo Uniformemente Variado (Retardado)..........................31

MRU Escalares...........................................................................................31

CAIDA LIBRE DE LOS CUERPOS....................................................................32

Ma.#i$-"s F,'!-%as...................................................32

Ti'o V"'$ica% /acia a''i0a TV1A.....................................................................32

Fo'!-%as "% !oi!i"#$o *a'a0,%ico...........................................................35

INTRODUCCION A LA FISICALa fsica es una ciencia experimental que se cnsi!era parte !e las ciencias

naturales" !e#i! a que se encar$a !el estu!i !e ls fen%mens que curre enla naturale&a pr e'empl( calr" m)imient !e ls cuerps" planetas"electrici!a!" etc*

+ara estu!iar este tip !e fen%mens se a,u!a !e f%rmulas" le,es , !e-erramientas cm la matem.tica" que permita cuantificar ls fen%mens cmpr e'empl( un cuerp se !espla&a a /01m s#re -ra" la temperatura !elcuerp -uman !e 234C aprxima!amente*

E'empl(

5004C 6ier)e el a$ua

04 Se cn$ela

5001m7- Rapi!e&

ELECTRICIDAD:809 +tencia

550) Vlta'e

Ls fen%mens fsics se ls pue!e me!ir cn aparats cm :l( term%metr"el metr" el )ltmetr" entre trs*

+ara lle$ar a la me!ici%n !e un fen%men se !e#e -a#er pasa! pr unprces cnci! pr( M:t! cientfic

METODO CIENTIFICO:+rces que cnsta !e ls si$uientes pass(


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5* ;#ser)aci%n5/m7s )elci!a!> 5/4C temperatura*

Las ma$nitu!es se clasifican en fun!amentales , !erri#a!as(MAGNITUDES FUNDAMENTALES:

MAGNITUD UNIDAD SI OTRAS UNIDADESLn$itu! ?m@ ?1m" -m" !m" cm" mm" pie" pul$" milla@Tiemp ?s@ ?min" -" !as" semanas" meses@Masa ?$@ ?$r" li#ras@Temperatura ?1@ ?4C" 4F@

MAGNITUDES DERIVADAS:MAGNITUD UNIDAD SI

Brea superficie ?m


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5m 500cm 5000mm 51$


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Su#mHltipls {1dm0,1m1cm0,01m1m .m 0,001

5m 50!m5m 500cm5m5000m*m

NOTACION CIENTIFICA

En fsica se tra#a'a cn canti!a!es mu, $ran!es cm la !istancia entre$alaxias" entre planetas" el tiemp !e )i!a !e una estrella entre tras" tam#i:nse tra#a'a cn canti!a!es pequeas cm la masa !e un prt%n" !e un

electr%n" entre trs*

Ntaci%n cientfica es una frma !e a#re)iar las canti!a!es , cnsiste enfrmar un numer !ecimal recrrien! la cma ?"@ !ecimal !e tal manera queen la parte entera cnste !e un sl !i$it cu, )alr !e#e estar entre 5JGexcept el 0* A cntinuaci%n se multiplica pr la #ase 50 , el expnente!epen!er. !e ls espacis que recrrer. la cma" si la cma recrre -acia lai&quier!a el expnente aumenta" si recrre a la !erec-a el expnente )a!isminu,en! as(

5


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2@ Cam#iar al ma,r expnente el rest !e canti!a!es recrrien! la cma=@ A$rupar t!as la canti!a!es , multiplicarlas pr la #ase l que tiene el

ma,r expnente ?sacar factr cmHn@/@ Reali&ar las peracines in!ica!as ?suma , resta@8@ Re)isar que la respuesta est. escrita estrictamente en N*C" si n l est.

-a, que recrrer la cma para que que!e en N*C*

E'ercicis(

Resl)er en ntaci%n cientfica las si$uientes peracines(

5*


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=@ Re)isar que la respuesta este en ntaci%n cientfica

E'empl(

5* 2/0000K=/000000K3800

?2"/K50/@ ?="/K503@ ?3"8K502@

?2"/K="/K3"8@ K505/55G"30K505/ 5"5G3K5053


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?x> J,@ IV cua!rante

E'empls(

A ?2> J=@ cm

B ?J /@ cm

C ?J2> J


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250P

oordenadas geogrficas*J est. !etermina! en la primera cmpnente quees el ra!i )ectr ?m!ul@ , la se$un!a cmpnente es el rum#" que es lacm#inaci%n !e !s punts car!inales* +ara el rum# siempre inicia !es!e elnrte !es!e el sur" acmpaa! !e un .n$ul a$u! , !iri$i! $racia el esteu este*

+ara $raficar se recmien!a me!ir primer el rum# tman! encnsi!eracines el e'e )ertical as(

A

A ?2cm> N 204 ;@

B ?=cm> S


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DESCOMPOSICION DE UN VECTORDescmpner un )ectr si$nifica -allar encntrar las partes !e un )ectr?m%!ul , !irecci%n@ , sus cmpnentes para !eterminar se utili&an lasfuncines fi'as tri$nm:tricas sen" cs" tan , el terema !e +it.$ras*

A ( Vectr A

A( M%!ul !el )ectr A

( Direcci%n

Ax( cmpnente !el )ectr en

A,( cmpnente !el )ectr en

o A en t:rmins !e Ax" A,

AAxA, cn est se pue!e encntrar el m%!ul cn ls< cmpnentes

o en t:rmins !e Ax " A,


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tan AyAx

tanW(AyAx )

o Ax en t:rmins !e A"

Cs Ax

A

AxA * Cs

o A, en t:rmins A"

Sen AyA

A, A * Sen

Cm la !irecci%n es el .n$ul que se mi!e !es!e el e'e psiti) !e las XY-asta el )ectr XY" un )ectr pue!e estar u#ica! en cuatr cua!rantes para!eterminar su )alr" en ca!a cua!rante se utili&a la funci%n tan$ente ?tan@ !e un

.n$ul a$u! , para ca!a cua!rante tiene su prpia cn!ici%n as(

tan AyAx

tanW (AyAx )

tan A yAx

tanW (AyAx )

50P J


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tan AyAx

tanW

(

Ay

Ax ) 50P

tan Ay

Ax

tan W (AyAx )

280P J

A Ax +Ay

Ax A * Cs

A, A * Sen

Tan Ay

Ax

Al encntrar la !irecci%n cn la funci%n tan$ente ?tan@" para ca!a cua!rante se-alla un .n$ul a$u!" pr l que se recmien!a al reempla&ar lascmpnentes en la funci%n tan" estas sean siempre !e si$n psiti)*

AGULOS DIRECTORESEsts .n$uls frman el )ectr cn el e'e psiti) !e las XxY ?alfa Z @ , cn el e'epsiti) !e las X,Y ? Qeta [ @* Sn psiti)s as $ire en senti! -rari , anti

-rari" est.n entre 0P , 50P $r.ficamente tenems l si$uiente*


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COSENOS DIRECTORESSir)en para !eterminar -allar el )alr num:ric !e ls .n$uls !irectres a

tra):s !e la funci%n tri$nm:trica Csen*

Cs Z AxA Cs [

AyA

\ CsW (AxA) [ CsW (AyA)

Cn estas f%rmulas tam#i:n p!ems encntrar la cmpnente XxY" X,Y , elm%!ul*

VECTORES BASEEsts )ectres tienen cm m%!ul la uni!a! , se encuentran en el e'e !e las

XxY , en el e'e !e las X,Y as(


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)ectres #ase ? i > j @

E'e ?x> ,@

VECTOR UNITARIOSir)e para !eterminar si !s )ectres tienen la misma !irecci%n , senti!" su

expresi%n matem.tica est. !a!a pr el )ectr !i)i!i! para su m%!ul as(

Ua A

A

A ( Vectr A

A( m%!ul !el )ectr A

Ua ( Vectr unitari !e A

A ?Ax i A, j @ )ectr en funci%n !e sus )ectres #ase

E#emplo:

A ?2> =@ cmB ?=>J/@ cm C ?J=> 3@ cm

A ?2 i = j @ cm B ?= i >J/ j @ cm C ?J= i 3

j @ cm

o Un )ectr

A parte !el ri$en , lle$a al punt ?/ >J@m* !eterminar(a@ Las cmpnentes rectan$ulares !el )ectr


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#@ M%!ulc@ Direcci%n!@ Bn$uls !irectrese@ Vectr en funci%n !e sus )ectres #asef@ Vectr unitari

$@ El rum#

A

a* Ax /mA, Jm

#* A Ax +Ay

A (5)2+(8)2

A G*=2

c* tan AyAx

tanW(AyAx )

tanW(85 ) /P

280P J 280PJ/P 20


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ZCsW( 59.43 ) [ CsW(89.43 )

Z/P [ 5=P

e*A ?/

j J

j @

f* Ua A

A

Ua (58 )9.43

Ua

?0*/2

i

J0*=

j

@

$*

FORMAS DE EXPRESIN DE UN VECTORExisten cinc frmas !e expresar un )ectr , estas sn(

5@ Cr!ena!as rectan$ulares

A ?Ax> A,@

A ?2>J=@ cm

@

A ?/cm> 5/0P@


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=@ Cr!ena!as $e$r.ficas

A ?A> Rum#@

A ?/cm> S =0P E@

/@ En funci%n !e su m%!ul , unitari

A A * Ua

A /cm ?0*8 i J0* j @

E#emplo:

Da! el )ectr( A ?J=> J3@ cm* Expresar en(

a@ Funci%n !e sus )ectres #ase#@ Cr!ena!as plaresc@ Cr!ena!as $e$r.ficas!@ Funci%n !e su m%!ul unitari

a* A ?J= i > J3 j @ cm

#* A Ax +Ay

A

2

7

42+

A*08cm

c* tanW(74 )

80*


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S2/4;@ A ?J


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C ?J=> 8@ cm C ?J= i 8 j @ cm

Resl)er A B C R ?JG*


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E#emplo:

A ?/cm> /04@

B

?=cm> 5


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Se !efine cm la suma !e un )ectr psiti) cn un )ectr ne$ati)" se lpue!e resl)er pr el m:t! analtic" paralel$ram , pl$n*

Por el mtodo analtico:

+ara -acer ne$ati) a un )ectr se multiplica pr ?J5@" ra&%n pr la cual ls

si$ns !e ls cmpnentes cam#ian as(

E'empl(

A ?J B @ A J

B

A ?Ax i A, j @ A ?8 i j @

B ?Qx i JQ,

j @ J B ?2

i J= j @

B ?JQx i JQ, j @ A J B G i = j @

Por el mtodo del paralelogramo

El )ectr ne$ati) cam#ia el senti!" es !ecir" si el )ectr psiti) se !iri$e-acia la !erec-a , el ne$ati) a la i&quier!a" !e i$ual manera si se !iri$e -aciaarri#a el ne$ati) se !iri$e -acia a#a'*

E'empl(


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PRUEBA 2UIMESTRAL5* P'".-#$as " c-"s$io#a!i"#$o i'"c$o( seleccine una !e las cuatr

pcines !e respuestas" a partir !el enuncia! afirmati) interr$ati) que sepresenta en la #ase !el reacti)* Rellene cmpletamente el crculcrrespn!iente*

Repetir un fenmeno intencionadamente comprende uno de o! pa!o! de

m"todo cient#$co %ue e! a&

'. ()!er*acin+. ,-perimentacinC. ormuacin de /ipte!i!. eri$cacin

' + C

,n un recipiente !e tiene un #%uido de den!idad 08gr

cm3 pero nece!ita

%ue !u *aor !e encuentre en unidade! de . ran por a cua !u *aor e!&

'. 008 m3

+. 800 m3

' + C

:a di!tancia de 8000000000m a)re*iando !u e!tructura tenemo!&

'. 8;m+. 8m

' + C

?na manitud para !er con!iderada como un *ector de)e di!poner de&

'. =oduo+. =oduo direccin @ !entidoC. =oduo direccin @ rum)o. =oduo rum)o @ !entido

' + C


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:o! Anuo! directore! de)en tener un *aor comprendido entre&

'. 0 @ 90+. 0 @ 360

C. 0 @ 180. 90 @ 180

' + C

,n coordenada! poare! e eBe poar coincide con&

'. ,Be po!iti*o de a!

+. ,Be po!iti*o de a! DC. ,Be neati*o de a! . ,Be neati*o de a! D

' + C

e tiene e *ector A EF10cmG 35H(I a e-pre!aro en funcin de !u!

*ectore! )a!e tenemo!&

'. A EF574 i J819 j I

+. A EFK574 i J819 j I

C. A EFK574 i K819 j I

' + C

?n *ector + %ue tiene de mduo 6cm @ !u! Anuo! directore! LE120HME30H !u! componente! @ direccione! !on&

'. B EF3 i J519 j I NE30H

+.B EFK3 i J519 j INE120H

C. B EFK3 i J519 j INE30H

' + C


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C:'34.4C'C4(O 0,:(3 =(14=4,O


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MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME (MRU)Este m)imient se ls recnce pr tener una tra,ectria rectilnea es-ri&ntal*

Una partcula cn este tip !e m)imient recrre espacis i$uales en tiempsi$uales> es !ecir si recrre tres metrs en un se$un!" seis metrs recrrer. en!s se$un!s , as sucesi)amente mientras !ure el m)imient unifrme*

2m 2m 2m

5s 5s 5s

8m


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MAGNITUDES VECTORIALESMAGNITUD SIMBOLO UNIDAD SI OTRAS

UNIDADES

Despla&amient r mO1m" -m" !m" cm"

mm" pie" pul$"

millasO

Velci!a!

vm7sO 1m7-" cm7s"

millas7-" pie7sO

La !istancia es el m!ul !el )ectr !espla&amient mientras que la rapi!e& esel m!ul !el )ectr )elci!a!* En el m)imient rectilne unifrme lasfrmulas sn escalares , )ectriales*

FORMULAS ESCALARES FORMULAS VECTORIALES

!7t V

t

D"s*"+a#o "s*"+a#o r

) ] t teremar

V

*tD"s*"+a#o $

$!7)

De las frmulas escritas anterirmente se !e#e in!icar que el tiemp seencuentra sl cn la frmula escalar esa si$nifica que si se tiene el )ectr)elci!a! , el )ectr !espla&amient ten!rems que encntrar ls respecti)sm%!uls ?cn el terema !e +it.$ras@ tant la rapi!e& cm la !istancia*

^r.ficamente el )ectr )elci!a! , el )ectr !espla&amient se !iri$en en lamisma lnea recta ra&%n pr la cual tienen la misma !irecci%n , senti!*Analticamente se cmprue#a encntran! ls )ectres unitaris , )erifican!

que sn i$uales*

Uv E

Uar

Uv EV


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El )ectr !espla&amient es la recta que une !s punts que sn la psici%n

inicial" sien! esta recta la !istancia que recrre una partcula entre !s punts"sien! la suma )ectrial !e la psici%n inicial , !espla&amient es i$ual a lapsici%n final*

?+sici%n final@

Rf ?psici%n

final@

?+sici%n inicial@

La $rafica !e la !istancia en funci%n !el tiemp !a cm resulta! una lneainclina!a cu,a pen!iente representa la rapi!e& )elci!a! cnstante*

! ?m@ ! J t

La $rafica !e la !istancia en funci%n !el tiemp !a cm resulta! una lneainclina!a cu,a pen!iente representa la rapi!e& )elci!a! cnstante*

*

r

!

ro J

r

con!tante


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V ?m7s@ )*t

E+"'cicios

34 Una partcula se mue)e cn una )elci!a! cntante !e ?5/ i 5'@ m7s!urante < minuts* Determinar el !espla&amient reali&a!" la !istanciarecrri!a , el )ectr unitari !el !espla&amient , !e la )elci!a!*

DAT;S

V ?5/ i 5'@ m7s


31/48

cI U r rd

U r ?500 i


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+ara la sluci%n !e ls pr#lemas se utili&an f%rmulas escalares , )ectriales*

F,'!-%as V"c$o'ia%"s F,'!-%as Esca%a'"s

V

Vo

a . t V V at

r

?

Vo+V

2@t

V

cuaderno de fisica 1

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