cuaderno de trabajo fisica 3-agosto-2012

7/24/2019 Cuaderno de Trabajo Fisica 3-Agosto-2012

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UNIVERSIDAD AUTNOMA DEL CARMEN

CUADERNO DE TRABAJO

CURSO AL QUE PERTENECE:

FISICA III

TTULO DE LA PRESENTACIN:

MOMENTOS DE TORSIN Y EQUILIBRIO TRASLACIONAL

Ciclo escolar: AgostoDicie!"re #$%#&

Recopilado y Presenado por:

I'g& Jose(i'a )*re+ S,'c-e+!psanc"e#$pa%pano&'nacar&%(

!)pere#*+,$"o%ail&co%&%(

I'g& Jos* Da.i/ Ma0 M12o+d%ay$pa%pano&'nacar&%(

I'g& 3erar/o Ciro M1rg14a Ro/r4g1e+-%'r-'ia$pa%pano&'nacar&%(

ciro.,/$"o%ail&co%&%(

Lic& 54sica& Jo'at-a' A"ra-a! )i!e'tel!ona0a1ra"a%0pi%enel$"o%ail&co%&%(

Acade%ia 2'e presena:

ACADEMIA DE 5ISICA

ESCUELA )RE)ARATORIA DIURNA

Ciudad del Carmen, Campeche a 20 de Agosto de 2012.
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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NDICE

Introduccin........................................................................................................................3

Objetivos......!

Criterios de "valuacin............................................................................................#

$ecuencia %id&ctica 1 '(rabajo, "nerg)a * +otencia..-

"jemplos (rabajo, "nerg)a * +otencia.............................................................................11Actividad 1.........................................................................................................1!

Actividad 2....1#Actividad 3....1#Actividad ....1/Actividad !....1-Actividad #....................................................................................................................1

"valuacin de la +rimera $ecuencia did&ctica................................................................21

$ecuencia %id&ctica 2 'Impulso * Cantidad de ovimiento.. ............22

"jemplos de Impulso * Cantidad de ovimiento.............................................................2!

Actividad 1.............................................................................................................2#Actividad 2.............................................................................................................2#Actividad 3.............................................................................................................2#Actividad .....2/Actividad !.....2-Actividad #....................................................................................................................2

"valuacin de la $egunda $ecuencia did&ctica.31

$ecuencia %id&ctica 3 'omento de (orsin * "uilibrio (raslacional.32

"jemplos de omento de (orsin * "uilibrio (raslacional.........................................3!Actividad 1.............................................................................................................1Actividad 2.............................................................................................................2Actividad 3.............................................................................................................2Actividad .............................................................................................................Actividad !.....!

"valuacin de la (ercera $ecuencia did&ctica.............................................................#Aneo I 45actores de Conversin6......................................../7ibliogra8)a.......................................................................................................................

Academia.........................................................................................................................!0

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I N T R O D U C C I N

%ado ue los estudiantes tienen distintos estilos de aprendi9aje, se ha elaborado el

presente cuaderno de trabajo ue te permite investigar distintos aspectos del tema,

debatiendo posteriormente tus puntos de vista para llegar a una conclusin m&s

completa * certera, ue lo ue suceder)a si slo se utili9ara el m:todo epositivo,

8avoreciendo la interaccin con tus compa;eros, integrando los distintos aspectos

anali9ados, proporcionando una visin globali9ada de los temas del curso de 5)sica III.

"l uso de este cuaderno de trabajo permite establecer ritmos de trabajo, no te limita,sino ue estimula la investigacin pro8unda del tema en cuestin, as) considerando ue

no todos aprenden al mismo tiempo * de la misma manera, la ense;an9a se convierte

en un proceso en el ue se toman en cuenta los estilos de aprendi9aje de los

estudiantes, ue adem&s 8avorece la autonom)a * la autorregulacin. Adem&s se

inclu*e una lista detallada de las actividades ue reali9ar&s as) como los elementos ue

se utili9ar&n para evaluarte, esto te permitir& reali9ar una auto evaluacin * programar

de mejor manera tus actividades, * encontrar la asesor)a adecuada en cuanto loconsideres necesario.

$in embargo, este aprendi9aje reuiere el manejo de muchas 8uentes de in8ormacin *

disciplinas ue son necesarias para resolver problemas o contestar preguntas ue sean

realmente relevantes, manejar * usar los recursos de los ue dispones como el tiempo

* los materiales, adem&s ue desarrollan * pulen habilidades acad:micas, sociales *

personales, situadas en un conteto signi8icativo.

"s por esto, ue las series de ejercicios han sido seleccionadas para ue desarrolles

las habilidades necesarias para identi8icar variables en problemas escritos, * escoger el

algoritmo adecuado para su solucin, adem&s, est&n clasi8icadas por unidad, lo ue te

permitir& tener una realimentacin de cuales son los temas del curso ue debes

trabajar con m&s dedicacin, *a sea porue son m&s etensos o se te hacen m&s

di8)ciles, por lo cual, las 8echas de entrega de cada una estar&n en 8uncin del n


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=>u: aprender&s?

"l concepto de energ)a * las propiedades de la materia * de 8riccin, tomando en

cuenta la masa * la aceleracin. Adem&s, vas a aplicar las le*es de @eton a la

solucin de problemas 8)sicos, A anali9ar los sistemas de euilibrio est&tico,

traslacional * rotacional, para aplicar la primera * segunda condicin de euilibrio a

partir de un diagrama de 8uer9as. As) mismo, a convivir * compartir aprendi9ajes *

eperiencias con tus compa;eros de clase * pro8esores.

=Cmo lo aprender&s?

Bas a resolver los ejercicios * actividades de aprendi9aje * las actividades epe

rimentalesD a aplicar el procedimiento para resolver problemas a partir de un

diagrama de 8uer9asD a responder preguntas ue se plantean en el cuaderno de

trabajo * a plantearte otras nuevasD a investigar e interactuar con tu entorno.

Adem&s, vas a ejercer tu creatividad e ingenio para comprender * resolver

situaciones reales.

+ara u: lo aprender&s

"s de gran utilidad para resolver problemas relacionados con el movimiento de los

cuerpos, desde el punto de vista de la est&tica, cinem&tica * de la din&mica,

relacion&ndolos con la energ)a * las propiedades de la materia * su impacto en el

medio ambiente * el desarrollo sustentable. Comprender&s la cantidad de

movimiento * aplicar&s las le*es de la conservacin de energ)a de un cuerpo a )a

solucin de problemas 8)sicos * 8enmenos naturales ue se presentan en la vida

cotidiana.

Eo ue debes saber

Algunos conceptos previos * 8undamentales de las asignaturas de >u)mica, "colog)a,

Flgebra, Geometr)a * (rigonometr)a.

(e recomendamos acudir con tu pro8esor en el momento ue lo consideres necesario.

7ienvenido al curso de 5)sica III, esperamos contribuir al desarrollo de las habilidades

ue reuieres para tu 8ormacin.

Atentamente

ACA%"IA %" 5H$ICA

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OBJETIVO GENERAL"plicar por medio de ecuaciones * diagramas de cuerpo libre, el e8ecto de las 8uer9as

en el movimiento de los cuerpos * ser capa9 de calcular los par&metros desconocidos,

8avoreciendo el desarrollo de procesos cognitivos organi9ados * sistem&ticos, ue le

permitan actuar con pensamiento cr)tico * anal)tico en la resolucin de problemas

realesD * le sirvan de base para un desempe;o competente en las unidades de

aprendi9aje posteriores.

OBJETIVOS ESPECFICOS

sa t:cnicas de investigacin actuali9adas.

Aplica adecuadamente la algoritmia * procesos.

Aplica ra9onamientos deductivos e inductivos.

Anali9a documentos aplicando lectura r&pida * de comprensin.

Anali9a sus actividades antes de ejecutarlas

Aplica estrategias lgicas para resolver problemas de trabajo, energ)a * potenciaue impliuen la aplicacin de 8rmulas. * procedimientos.

Aplica la relacin entre impulso * cambio en la cantidad de movimiento.

Aplica la le* de la conservacin de la cantidad de movimiento a la resolucin deproblemas 8)sicos.

Calcula la p:rdida de energ)a cuando se presenta un 8enmeno de colisin.

%escribe en ue 8orma puede utili9arse el momento de inercia * la velocidadangular para calcular la energ)a cin:tica rotacional.

Calcula el coe8iciente de restitucin para dos super8icies.

Calcula el momento de torsin resultante respecto a cualuier eje.

aneja euipo de laboratorio.

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CRITERIOS DE EVALUACIN

DE LAS ACTIVIDADES EXPERIMENTALES:

Antes de reali9ar las pr&cticas en el laboratorio el alumnoJ

a6 Keali9a la investigacin previa de la pr&ctica correspondiente, lo cual ser&reuisito para ingresar al laboratorio escolar.

b6 5orma euipos de # personas como m&imo.

c6 Identi8ica los materiales ue debe traer para la reali9acin de la pr&ctica 4en sumanual de pr&cticas dichos materiales est&n se;alados con un asterisco6, lo cualser& reuisito para ingresar al laboratorio escolar.

Ea cali8icacin obtenida estar& basada en los siguientes criteriosJ

Loja de presentacin Investigacin previa (ablas *Mo gr&8icas +rocedimientos * Kesultados

Cuestionario Conclusiones

DE LAS SERIES DE EJERCICIOS:

(odas las series de ejercicios constan de ejemplos denominados gu)as de estudio, * sehan seleccionado por bloue, para ejercitar al estudiante en las habilidades b&sicasreueridas para el an&lisis de un tema particular, por lo ue deber&n resolverse en sutotalidad.

"l estudiante debeJ

a6 Incluir el procedimiento detallado ue realice en la solucin del ejercicio.b6 "ntregar la serie de ejercicios en el tiempo * 8echa establecidos por el pro8esor al

inicio de la eperiencia de aprendi9aje correspondiente.c6 "l pro8esor puede recha9ar la serie de ejercicios si no se cumplen los puntos

anteriores.

Ea cali8icacin obtenida estar& basada en los siguientes criteriosJ

tili9acin del algoritmo adecuado 4identi8icacin de datos, despeje de8rmulas, * sustitucin6.

"presin del resultado con las unidades de medicin correctas.

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DISEO DE PROTOTIPO:

%ise;ar un prototipo con la 8inalidad de ue apliue los conocimientos tericosaduiridos durante la eperiencia de aprendi9aje.

"l prototipo debe cumplir con los siguientes criteriosJa) Congruencia con el tema de an&lisisb) Acabado * apariencia generalc) Keporte escrito

"l reporte escrito debe cumplir los siguientes criterios para su aceptacinJ

a6 Loja de presentacinb6 Introduccinc6 arco tericod6 Liptesise6 ateriales * desarrollo de construccin del prototipo86 Conclusiones * sugerenciasg6 7ibliogra8)a

Ea cali8icacin obtenida estar& basada enJa. Ea eplicacin del 8uncionamiento del prototipo.b. "l reporte escrito cumpla con los criterios establecidos.

INVESTIGACIN DOCUMENTALJ

Eas investigaciones documentales solicitadas por el pro8esor durante la eperiencia deaprendi9aje deber&n entregarse con los siguientes criteriosJ

a6 Carpeta en buen estado * limpia.

b6 "scrito en computadora con letra Arial 12.c6 Loja de presentacin 4inclu*e nombre del alumno, semestre en el ue se ubica,tema correspondiente, 8echa de reali9acin6.

d6 Hndicee6 Introduccin86 %esarrollo del tema a investigarg6 Conclusin personal de la investigacin reali9adah6 7ibliogra8)a utili9ada.

Ea cali8icacin estar& basada enJ Ea investigacin cumpla con los criterios establecidos.

"tensin * claridad en los conceptos

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Secuencia Didctica 1'(rabajo, "nerg)a * +otencia

"n esta primera evaluacin reali9ar&s investigaciones documentales, solucin de

ejercicios * la evaluacin escrita, para complementar la instruccin escolar.

Pro!"#$o el estudio de la relacin ue ha* entre el trabajo, energ)a * potencia

aplicando los conceptos * los cambios ue se dan de la energ)a cin:tica a la energ)a

potencial * viceversa, ue servir& para interrelacionar los dem&s bloues del programa

de curso.

Co%&$&'c#a" a (&"arroar &' & bo*+&:

G"@NKICA$

1. $e conoce * valora a s) mismo * aborda problemas * retos teniendo en cuenta losobjetivos ue persigue.

"n8renta las di8icultades ue se le presentan * es consciente de sus valores,8ortale9as * debilidades.

Identi8ica sus emociones, las maneja de manera constructiva * reconoce lanecesidad de solicitar apo*o ante una situacin ue lo rebase.

"lige alternativas * cursos de accin con base en criterios sustentados * en elmarco de un pro*ecto de vida.

Anali9a cr)ticamente los 8actores ue in8lu*en en su toma de decisiones. Asume las consecuencias de sus comportamientos * decisiones. Administra los recursos disponibles teniendo en cuenta las restricciones para el

logro de sus metas.

. "scucha, interpreta * emite mensajes pertinentes en distintos contetos mediante lautili9acin de medios, cdigos * herramientas apropiados.

"presa ideas * conceptos mediante representaciones ling)sticas, matem&ticaso gr&8icas.

Aplica distintas estrategias comunicativas seg


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$igue instrucciones * procedimientos de manera re8leiva, comprendiendo comocada uno de sus pasos contribu*e al alcance de un objetivo.

Ordena in8ormacin de acuerdo a categor)as, jeraru)as * relaciones. Identi8ica los sistemas * reglas o principios medulares ue sub*acen a una serie

de 8enmenos. Constru*e hiptesis * dise;a * aplica modelos para probar su valide9. $inteti9a evidencias obtenidas mediante la eperimentacin para producir

conclusiones * 8ormular nuevas preguntas. tili9a las tecnolog)as de la in8ormacin * comunicacin para procesar e

interpretar in8ormacin.

#. $ustenta una postura personal sobre temas de inter:s * relevancia general,considerando otros puntos de vista de manera cr)tica * re8leiva.

"lige las 8uentes de in8ormacin m&s relevantes para un propsito espec)8ico *discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia * con8iabilidad.

"val


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D&"cr#c#!' (& a" ac$#2#(a(&" (& a r#%&ra &2a+ac#!':

Investigacin del los contenidos del primer bloue relacion&ndolos con las &reas

de conocimiento de "ducacin 5)sica III * 7iolog)a II.

n cuadro comparativo '"l cuerpo en movimiento 4$OA6 donde especi8iues la

relacin ue ha* entre la 5)sica, la 7iolog)a * la "ducacin 5)sica.

$olucin de ejercicios del primer bloue '(KA7APO, "@"KGHA Q +O("@CIA

"valuacin escrita.

D&"arroo (& a &3&r#&'c#a:

1. $e Integrar&n euipos de ! alumnos

2. $e in8ormar& a los alumnos del tema a investigar

3. $e proporcionar& la bibliogra8)a disponible en la biblioteca de la "scuela

+reparatoria * apo*os en p&ginas Reb.

. $e proporcionar&n horarios de atencin a los euipos para supervisar el

avance en la investigacin

!. Cada euipo determinar& los materiales *Mo euipos necesarios para

reali9ar su investigacin

#. $e in8ormar& a los alumnos de la 8echa de entrega del trabajo

/. $e establecer& el puntaje m&imo de la secuencia did&ctica.

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EJEMPLOS BLO4UE I: TRABAJO5 ENERGA 6 POTENCIA

Traba7o1. na carreta se mueve 1! m hacia la derecha mientras act


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E'&r.a C#';$#ca < Po$&'c#a

. Calcula la energ)a potencial de un cuerpo cu*a masa es de 00 gramos * seencuentra a una altura de - metros.

+rimero es conveniente convertir los gramos en Wilogramos. m S 0. Xg. +ara obtener laenerg)a en joule.

"nerg)a +otencial S m.g.h 4masa por gravedad por altura6."p S 40. Wg.6 4.- mMs26 4-m6"p S 31.3# P

!. na pelota de 100 g se mueve a una velocidad de 12 mMs. Obt:n su energ)a cin:ticaJa6 "n el $istema Internacional de unidades"c S Y 40.1 Wg641 m2Ms26"c S /.2 Wg m2Ms2

"c S /.2 4Wg mMs264m6 S /.2 @ m S /.2 Pb6 "n el sistema CG$"c S Y4100 g641200 cmMs62S /.2 10/ g cm2Ms2

"c S /.2 10/ 4g cmMs264cm6 S /.2 10/ %ina cm"c S /.2 10/ ergs

#. $i la pelota del ejercicio anterior ha de ser detenida por una red en una distancia de20 cm aplic&ndole una 8uer9a constante 5 sobre la misma l)nea de accin en la ue lapelota se mueve, =cu&nto vale esa 8uer9a?

+uesto ue la pelota ejerce sobre la red una 8uer9a 5 a lo largo de una distancia de 0.2m, reali9ar& un trabajo sobre ella, aprovechando la energ)a cin:tica ue *a tieneJ

Z"c S 5 d cos T/.2 P S 5 40.2 m64cos 0U65 S /.2 P M0.2 m puesto ue cos0U S 15 S 3# PMm

5 S 3# @

Po$&'c#a:

/. Calcule la potencia ue reuiere un automvil de 1.200Wg para las siguientessituacionesJa6 "l automvil sube una pendiente de -U a una velocidad constante de 12 mMs.b6 "l automvil acelera de 1 mMs a 1- mMs en 10 s para adelantar otro veh)culo, en unacarretera hori9ontal. $uponga ue la 8uer9a de roce o 8uer9a de retardo es constante eigual a 5rS !00 @.

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5 denota la 8uer9a ue impulsa al auto.

[email protected] A velocidad constante la aceleracin es cero, de modo ue podemos escribirJ

5 S 5r[ mgsen5 S !00 @ [ 41200 Wg6 4.- mMs26 4sen-U6 S 2.13/ @

sando + S 5v, resulta + S 42.13/@6 412mMs6 S 2!# atts, ue epresada en hp resulta3,3 hp.

b6 Ea aceleracin esJ aS 41-mMs 1mMs6 M 410s6 S 0. mMs2.

+or 2\ le* de @eton, la resultante de las 8uer9as eternas debe ser igual a, masa poraceleracin. 5 S m a

5 5rS ma5 S 41200Wg6 40.mMs26 [ !00@ S -0 @

Ea potencia reuerida para alcan9ar los 1- mMs * adelantar es+ S 5v S -0@]1-mMs S 1/.#0 atts 23,# hp.

-. n obrero de la construccin debe subir una pie9a de 1 Wg desde el suelo hasta laa9otea hori9ontal de una casa en construccin, a una altura de 3 m * con velocidad de30 cmMs.a6 =Cu&nto pesa la pie9a? S mg S 41! Wg64.- mMs26 S 1/ @8=> RELACIONA EL TRABAJOb6 ="n cu&nto tiempo logra subir esa pie9a?v S dMtt S dMvt S 3 mM0.3 mMs S 10 s

c6 =Cu&nto vale la 8uer9a con la ue se eleva la pie9a?%e acuerdo con la primera le* de @eton, puesto ue la velocidad es constante 4no ha*aceleracin6, la 8uer9a neta sobre el bloue es cero.

"l peso es euilibrado por la 8uer9a ue tira hacia arriba. "s decir, 5 S 1/ @

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d6 =>u: tanto trabajo hace esa 8uer9a?( S 41/ @6 43 m6 cos0U S 1 P

e6 =Cu&l es la potencia de esa 8uer9a?+ S (Mt S 1 PM10 s S .1 R

86 =>u: signi8icado tiene el resultado obtenido?Cada segundo, la 8uer9a ue eleva la pie9a de construccin hace un trabajo de .1joule.

. $e levanta una carga de 100 Wg, a una altura de 20 m en 30 segundos. %etermina lapotencia reuerida por la mauina en R * en hp. "l trabajo reali9ado para levantar lacarga se trans8orma en energ)a potencialJ

RS5sSmghS4100Wg64.-mM 6420m6

RS1#00P+or lo ue la potencia del motor ser&J

+S

+S#!3.33R%ado ue 1hp S /#, la potencia en caballos de 8uer9a esJ

+S 4#!3.33 R6

+S0.-/! hpEo ue comercialmente euivaldr)a a un motor de 1hp.

10. na bomba hidr&ulica reuiere elevar a 10m una masa de agua de 100Wg cadasegundo desde un estanue. $uponiendo ue no eisten perdidas en la tuber)a * ue lavelocidad de salida del agua es de 10mMs, determinaJ

a6 "l trabajo mec&nico total en el punto superiorb6 Ea velocidad inicial de bombeoc6 Ea potencia de la bomba en hp

a6 en el punto superiorJ

S!000 P

6410m6 S-00PRS RS1-00P

b6 "n el punto interior la entonces el RS S1-00 P * la velocidad despejada dela 8ormula de energ)a cin:tica esJ

BS

BS1/.2 mMs

c6 %ado ue el trabajo se reali9a cada segundoJ

+S

+S1,-00RKecordando ue 1hp S /# R, la potencia en caballos de 8uer9a esJ

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+ 41,-00R6

+S1.-!REo ue comercialmente euivaldr)a a un motor de 20hp.

Co'"&r2ac#!' (& a E'&r.a

11. %esde la a9otea de una casa en construccin, un obrero debe bajar bloues de -Wg desde una altura de 3 m. +ara hacer el trabajo m&s r&pido, el obrero piensa dejarcaer cuidadosamente cada pie9a, pero tiene la advertencia de sus compa;eros de uesi el bloue golpea el suelo con velocidad superior a # mMs, se romper&.a6 =Cu&nto vale la energ)a mec&nica de cada bloue sobre la a9otea?"m S "c [ "p+uesto ue en la a9otea el bloue aun no est& ca*endo, su "c es nula

mghmvEm += 2

2

1

"m S 0 [ mgh"m S mgh la energ)a mec&nica en la a9otea es toda "p"m S 4- Wg6 4.- mMs26 43m6"m S 23!.2 P

b6 Considerando ue la energ)a mec&nica se conserva, =cu&nto vale la velocidad delbloue en el momento ue llega al suelo?+uesto ue la energ)a mec&nica se conserva, se tiene ue"m 4a9otea6 S "m 4suelo6"c [ "p 4a9otea6 S "c [ "p 4suelo6Y mv2[ mgh 4a9otea6 S Y mv2[ mgh 4suelo6

0 [ 4- Wg6 4.- mMs2

6 43m6 S Y 4- Wg6 v2

[ 023!.2 P S 4 Wg6 B2

%e au)B2S 23!.2 PM Wg S !-.- m2Ms2

v S /.## mMs"s decir, si el obrero deja caer el bloue, :ste se romper&.

ACTIVIDADES BLO4UE I: TRABAJO5 ENERGA 6 POTENCIA

Ac$#2#(a( Co%&%&'$ar#a /:D& %a'&ra #'(#2#(+a r&"o'(& a" "#.+#&'$&" r&.+'$a":

1. =>u: signi8ica para ti un trabajo?

2. =>u: es el trabajo mec&nico?

3. =>u: es energ)a?

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. =>u: di8erencia ha* entre "nerg)a potencial * Cin:tica?

!. =>u: es potencia mec&nica?

#. Investiga ejemplos en los ue cada una de las 8ormas de energ)a reci:n citadaspueden relacionarse con un movimiento.

/. Eee detenidamente el bloue I '(rabajo, "nerg)a * +otencia. +osteriormente elabora

un glosario de los temas tratados.

-. Kelaciona la columna de la derecha con las situaciones presentadas en la i9uierda.

a6 +rincipio de conservacin de la energ)a 1. n cuerpo ue se deja caer de una

altura h al llegar al piso ...4 6

b6 (rabajo 2. n cubo en un po9o con respecto al

piso.4 6

c6 "nerg)a potencial positiva 3. n hombre parado en lo alto de un

edi8icio..4 6

d6 "nerg)a cin:tica . n cuerpo ue se mueve por la accin

de una 8uer9a. 4 6e6 "nerg)a potencial negativa !. Ea energ)a potencial de un cuerpo ue

se suelta * su energ)a potencial * cin:tica

en cualuier parte de la

ca)da..4 6

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Ac$#2#(a( 8:E' &*+#o (& 9 #'$&.ra'$&" r&a#?a:

Investigacin del los contenidos del primer bloue relacion&ndolos con las &reas deconocimiento de "ducacin 5)sica III * 7iolog)a II.

Ac$#2#(a( =:E' &*+#o (& 9 #'$&.ra'$&" r&a#?a:n cuadro comparativo '"l cuerpo en movimiento 4$OA6 donde especi8iues la

relacin ue ha* entre la 5)sica, la 7iolog)a * la "ducacin 5)sica.

Ac$#2#(a( @:E' &*+#o (& 9 #'$&.ra'$&" r&a#?a o" "#.+#&'$&" &7&rc#c#o"-

1. A una caja de 10 Wg de masa se le aplica una 8uer9a hori9ontal de !0 @ paradespla9arla 10 m. $i el coe8iciente de ro9amiento cin:tico es de 0.3, determina el trabajoreali9ado porJa6 Ea 8uer9a aplicada.

b6 Ea 8uer9a de ro9amiento.

2. n ladrillo de 1.2Wg est& suspendido a dos metros por encima de un po9o deinspeccin, el 8ondo del po9o est& a 3m por debajo del nivel de la calle. "n relacin conla calle =Cu&l es la energ)a potencial del ladrillo en cada uno de los lugares?

: 888

3. na caja ue tiene una masa de 30 Wg es arrastrada ! m sobre un suelo hori9ontal,con rapide9 constante * mediante una 8uer9a hori9ontal tambi:n constante. $i elcoe8iciente de 8riccin cin:tica es ^W S 0.22, entonces =Cu&nto vale la 8uer9a uearrastra la caja?

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. $i en el problema anterior, la 8uer9a 8orma un &ngulo de 30U con la direccin en uese despla9a la caja, =cu&nto trabajo hace esa 8uer9a?

!. Cuando aplicamos una 8uer9a 5 a un cuerpo, :ste se despla9a una distancia de / m *

el trabajo reali9ado es de 1! P. $i la 8uer9a 8orma un &ngulo de 30_ con la hori9ontal,=cu&l es la magnitud de ella? %ibuja el esuema.Ac$#2#(a(: 8 co'$#'+ac#!')

#. =Cu&l es la energ)a cin:tica de un mvil de 1! Wg si :ste se mueve a una velocidadde - WmMh?

/. n bloue de # Wg, inicialmente en reposo, es jalado hacia la derecha a lo largo deuna super8icie hori9ontal por una 8uer9a tambi:n hori9ontal constante de 12 @D Calcula lavelocidad del bloue despu:s de ue se ha movido 3 m, considerando ueJ

a6 @o ha* 8riccin.b6 "l coe8iciente de ro9amiento cin:tico es de 0.1!

-. $e levanta una carga de 100 Wg a una altura de 20 m en 30 segundos. %etermina lapotencia desarrollada en atts * caballo de 8uer9a.

. na persona A reali9a un trabajo mec&nico de 100 P en s, mientras una persona 7reali9a el mismo trabajo en 3 s. =>u: persona tiene una ma*or potencia mec&nica?

10. n motor de #0 hp proporciona la potencia necesaria para mover el ascensor de unhotel. $i el peso del elevador es de -00 @. =cu&nto tiempo se reuiere para levantar elascensor 3#.! m?

Ac$#2#(a( Co%&%&'$ar#a 9:E' b#'a" r&a#?a o" "#.+#&'$&" &7&rc#c#o"-

1. =Cu&l es la magnitud escalar ue se produce slo cuando una 8uer9a mueve uncuerpo en la misma direccin en ue se aplica?

2. +ara descargar granos de la bodega de un barco se emplea un elevador ue levantala carga a una distancia de 12 m. Ea descarga se reali9a por la parte superior delelevador a una ra9n de 3 Wg cada segundo, * a una velocidad de 2.! mMs. %etermina lapotencia en hp reuerida por el motor.

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3. $e aplica una 8uer9a hori9ontal de 2 lb a un cuerpo de masa mD sin embargo, con laaplicacin de la 8uer9a, el cuerpo no puede vencer la 8uer9a de 8riccin *, por lo tanto, nose mueve. =Cu&l es el trabajo reali9ado por la 8uer9a aplicada?

. $i una persona mantiene una pesa de !0 Wg, sobre sus hombros * camina sobre elsuelo 2m, el valor del trabajo mec&nico es igual aJ

!. $e reali9a un trabajo mec&nico de un joule 41 P6 cuando al aplicar una 8uer9a de unneton 41 @6 a un cuerpo, :ste se despla9a en un valor igual aJ

#. n cuerpo de 30 Wg es despla9ado una distancia de ! m por una super8icie hori9ontalsin ro9amiento al aplicarle una 8uer9a hori9ontal de 3! @. =Cu&l es el trabajo reali9ado?=Cu&l es la energ)a potencial gravitacional del cuerpo?

/. n obrero de la construccin deber& subir una pie9a de 1! Xg desde el suelo hasta laa9otea de una casa en construccin, a una altura de 3 m, ejerci:ndole una 8uer9a detraccin vertical hacia arriba, igual al peso de esa pie9a. =>u: energ)a potencialgravitacional acumula?

-.n levantador de pesas al9a una barra con un peso de 1!0 lb a una altura de #.! 8t.=Cu&l es el trabajo reali9ado? =Cu&l es la energ)a potencial gravitacional de la barra enla altura m&ima? =Q en el piso?

. na es8era de cer&mica rueda sobre una plata8orma hori9ontal de 3 m de altura, conrapide9 constante de mMs * cae al suelo por uno de sus bordes. A 3.! m de ese bordeha* una al8ombra * se sabe ue la es8era se romper& si golpea el piso con rapide9ma*or ue / mMs o si golpea la al8ombra con rapide9 ma*or ue - mMs.tili9a la le* de conservacin de la energ)a mec&nica para responder la preguntaJ =$erompe la es8era?

10. Kesuelve usando conservacin de la energ)a mec&nicaJ=Lasta u: altura debe elevarse una masa de 2 Wg para ue, al dej&rsele caer

libremente desde esa altura, llegue al nivel del suelo con velocidad de !0 mMs?

19


20/50

Ac$#2#(a( Co%&%&'$ar#a :E' &*+#o (& c#'co #'$&.ra'$&" r&a#?a a "#.+#&'$& ac$#2#(a( &3&r#%&'$a:

TRABAJOY

POTENCIA MEC,NICOSOb7&$#2o:%eterminar eperimentalmente los valores del trabajo * potencia mec&nicosreali9ados al despla9ar un cuerpo.

Co'"#(&rac#o'&" $&!r#ca":"l trabajo mec&nico es una magnitud escalar producida slo cuando una 8uer9a logramover a un cuerpo en la misma direccin en ue se aplica. $u valor se calculamultiplicando la magnitud de la componente de la 8uer9a locali9ada en la mismadireccin en ue se e8ect


21/50

2. "n el punto ! levantarse el libro a la misma altura pero en di8erentes tiempos. =Bariel valor del trabajo reali9ado? $) o no * por u:.``````````````````````````````````````````````````````````````````````

````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````

3. "presa el valor de la potencia mec&nica en atts, en los dos casos del punto !J````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````

``````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````

K"$E(A%O %" EA +KI"KA $"C"@CIA %I%FC(ICA

I@B"$(IGACI@ "P"KCICIO$ CA%KO CO+AKA(IBO "A"@ (O(AE

! 10 ! 10 30

EA CAEI5ICACI@ FIA >" $" +"%" O7("@"K AE (NKI@O %" "$(A$"G@%A $"C"@CIA %I%FC(ICA "$ %" 30 EO >" K"+K"$"@(A "E+OKC"@(AP" %" ABA@C" "@ "E CK$O %" 5H$ICA III.

AE@O4A6J`````````````````````````````````````````````````````````

"E +OKC"@(AP" %" ABA@C" O7("@I%O "$ %"J `````````````````````````

5IKA %"E AE@O 5IKA %"E +KO5"$OK %"E GK+O

`````````````````````` ````````````````````````````

5IKA %"E ((OK %"E "$(%IA@("

`````````````````````````````````

21


22/50

Secuencia Didctica 2'I%+"o < Ca'$#(a( (& Mo2#%#&'$o

"n esta segunda evaluacin reali9ar&s investigaciones documentales, solucin de

ejercicios, elaboracin de un prototipo * la evaluacin escrita, para complementar la

instruccin escolar.

Pro!"#$o anali9ar las relaciones entre el impulso * el cambio en la cantidad de

movimiento, as) como las condiciones para predecir las velocidades de dos cuerpos ue

chocan.

Co%&$&'c#a" a (&"arroar &' & bo*+&:

G"@NKICA$

1. $e conoce * valora a s) mismo * aborda problemas * retos teniendo en cuenta los

objetivos ue persigue.





logro de sus metas.

. "scucha, interpreta * emite mensajes pertinentes en distintos contetos mediante la

utili9acin de medios, cdigos * herramientas apropiados.

"presa ideas * conceptos mediante representaciones ling)sticas, matem&ticaso gr&8icas.

Aplica distintas estrategias comunicativas seg


23/50

!. %esarrolla innovaciones * propone soluciones a problemas a partir de m:todos

establecidos.








"val


24/50

T#&%o a"#.'a(o: /9 1ora"


Investigacin del los contenidos del segundo bloue '"l ue pega paga.

%ise;o "perimental 4"laboracin de un +rototipo6.

%ebe incluir el reporte escrito del dise;o eperimental en base a los

criterios establecidos.

$olucin de ejercicios del segundo bloue 'I+E$O Q CA@(I%A% %"

OBII"@(O

"valuacin escrita.




3. $e proporcionar& la bibliogra8)a disponible en la biblioteca de la "scuela

+reparatoria * apo*os en p&ginas Reb.

. $e proporcionar&n horarios de atencin a los euipos para supervisar elavance en la investigacin

!. Cada euipo determinar& los materiales *Mo euipos necesarios para

reali9ar su investigacin



24


25/50

EJEMPLOS BLO4UE II: IMPULSO 6 CANTIDAD DE MOVIMIENTO

E7&%o /J n baln de 0.! Wg es pateado por un jugador, imprimi:ndole una velocidadde 10 mMs, si el tiempo ue lo pate 8ue de 0.0 s. =Cu&l 8ue la 8uer9a ejercida sobreel baln?

5rmulaJ 5t S mv"ntoncesJ 5 S mv M t5 S4 0.! Wg 10 mMs6 M 0.0 s5 S 112.! @

E7&%o 8:"n una prueba particular de un choue, un auto de masa 1.!0 103 Wgchoca con un muro. Eas velocidades inicial * 8inal del auto son Bo S 1! mMs * B8 S 2.#0mMs, respectivamente. $i la colisin dura 0.1! s, encuentre el impulso sobre el autodebido a la colisin * la magnitud * direccin de la 8uer9a ejercida sobre el auto.

5rmulaJ 5t S mv8V mvo"ntonces 5 S 4mv8V mvo6 M t+or lo tantoJ 5 S 441.!0 10 3 Wg6 42.#0 mMs6 41.!0 10 3 Wg6 41! mMs66 M 0.1!5 S 1. /# 10! @ el signo positivo indica la direccin de la 8uer9a.

E7&%o =-n automvil de 1-00 Wg ue viaja al norte con una velocidad de 0 WmMh,choca con otro automvil 7, de 2000 Wg ue viaja con una velocidad de /0 Wm M h * llevaun &ngulo de 3!U respecto al este, como se ve en la 8igura. $i despu:s del impactoambos veh)culos uedan unidos aduiriendo la misma velocidad, calcular el valor de:sta * la direccin ue llevar&n despu:s del choue.

%iagrama de cuerpo libre

Convirtiendo unidadesJ

25

35

70 km/h

90 km/h35

90 km/h

70 km/h


26/50

40 Wm M h6 40.2/// mMs M XmMh6 S 2! mMs

4/0 Wm M h6 40.2/// mMs M XmMh6 S 1. mMs

$umando las cantidades de movimiento hori9ontal

42000 Wg64Cos 3!U 1. mMs6 S 31--.#3 Wg.mMs

$umando las cantidades de movimiento vertical41-00 Wg6 42! mMs6 42000 Wg6 4sen3!U 1. mMs6 S 22#.3 Wg.mMs

22)/34.22699()/63.31848( smkgskgmVr +=

Br S 3110.0 Wg .mMs

+ara conocer la velocidad despu:s del choue haremosJ

3110.0 Wg .mMs S B8 4 m1[ m26 * por lo tanto 21 mmVr

Vf +=

$ustitu*endoJ B8S 43110.0 Wg .mMs6 M 3-00 WgB8S 10.2 mMs

Calculando el &nguloJtan V1 422#.3 mMs M 31--.#36 S 3!U 2- @"

ACTIVIDADES BLO4UE II: IMPULSO 6 CANTIDAD DE MOVIMIENTO

ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA /:Keali9a la lectura de la p&gina #3 a la #- del libro siguiente

O@(I"E +:re9 L:ctor. 5)sica 2. +ublicaciones Culturales. \ reimpresin :ico,1/.

+osteriormente resuelve las preguntas !2, !3, ! * !! ue se encuentran en la p&gina/!.

Ac$#2#(a( 8:

Investigacin del los contenidos del segundo bloue '"l ue pega paga.

Ac$#2#(a( =:

Keali9a %ise;o "perimental 4"laboracin de un +rototipo6.%ebe incluir el reporte escrito del dise;o eperimental.

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27/50

Ac$#2#(a( @:E' &*+#o (& 9 #'$&.ra'$&" r&a#?a o" "#.+#&'$&" &7&rc#c#o"-1. Calcular la cantidad de movimiento ue tiene un cuerpo, cu*o peso es de 1000 @ *lleva una velocidad de ! mMs.

2. =>u: impulso debe imprimirse a un camin ue se encuentra en reposo * cu*a masaes !000 Wg, para ue aduiera una velocidad de #0 WmMh?

3. n automvil de 100 Wg de masa lleva una velocidad de 1# m M s. CalcularJa6 Cu&l es su cantidad de movimiento?

b6 =>u: velocidad debe llevar un camin de !000 Wg para tener la misma cantidad

de movimiento ue el automvil?

4. n automvil desocupado de 1100 Wg recorre una carretera a nivel a 13 mMs con elmotor apagado despu:s de haber descendido por una colina. +ara detenerlo, un caminde !!00 Wg ue viaja en direccin opuesta, choca de 8rente con :l. =Cu&l debe ser lavelocidad del camin para ue ambos veh)culos se detengan despu:s de la colisin?

!. na pelota de ! Wg se despla9a a # mMs hacia el este * choca con otra pelota de 3 Wginicialmente en reposo. Ea pelota de ! Wg contin


28/50

#. na camioneta cu*a masa es 2!00 Wg viaja con una velocidad de -0 WmMh en

direccin noreste con un ngulo de 0U respecto al este, * en ese instante choca con unautomvil de 1/00 Wg, ue viaja al oeste con una velocidad de 100 WmMh. %espu:s delimpacto, ambos veh)culos uedan unidos, aduiriendo la misma velocidad. Calcular elvalor de dicha velocidad * su direccin.

/. na camioneta cu*a masa es de 3!00 Wg lleva una velocidad de 22 mMs. Al aplicarlelos 8renos la velocidad disminu*e a 1! mMs en un tiempo de ! segundos. =Cu&l es el

valor de la 8uer9a promedio ue disminu*e la velocidad?

-. na pelota de b:isbol de 0.1 Wg lleva una velocidad de 1! mMs al ser bateada por unjugador, sale en la misma direccin pero en sentido contrario con una velocidad de 20mMs. $i la duracin del golpe es de 0.03 segundos =Con ue 8uer9a 8ue impulsada?

. n pro*ectil de 3 Wg es disparado por un ca;n cu*a masa es de 20 Wg el pro*ectilsale con una velocidad de 00 mMs =Cu&l es la velocidad de retroceso del ca;n?

10. n automvil de 1-00 Wg lleva una velocidad de 0 WmMh hacia el norte * en eseinstante choca con otro automvil de 2000 Wg ue viaja a una velocidad de /0 WmMh 3!U@". $i el choue es inel&stico =Cu&l es la velocidad * direccin de los automvilesdespu:s del choue?

ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA 9:

28


29/50

E' &*+#o (& 9 #'$&.ra'$&" r&a#?a o" "#.+#&'$&" &7&rc#c#o"-

1. n jugador de gol8 golpea con una 8uer9a de 0 @ una pelota ue tiene una masa de0.1# Wg. "l tiempo de choue del palo con la pelota es de 0.1 segundo. CalculaJa6 "l impulso ue recibe la pelota.

b6 Ea velocidad con la ue sale disparada la pelota.2. n automvil de !0 Wg se mueve a 0 mMs, 8rena en 8orma constante * en segundos cambia su velocidad a 10 mMs. Calcula la magnitud de la 8uer9a ue lodetiene.

3. na pelota de b:isbol de 0.1! Wg se lan9a con una velocidad de 0 mMs, luego esbateada directamente hacia el lan9ador con una velocidad de !0 mMs. CalculaJ

a6 "l impulso ue recibe la pelota.b6 Ea 8uer9a promedio ue ejerce el bate sobre la pelota si los dos est&n en contactodurante 2 103segundos.

. n automvil de 1-00 Wg se encuentra detenido en un sem&8oro. %e repente esgolpeado en la parte de atr&s por otro auto de 00 Wg * uedan los dos enganchados. $iel carro m&s peue;o se mov)a a 20 mMs antes del choue, =cu&l es su velocidad 8inaldespu:s de uedar enganchados?

!. n jugador de 8


30/50

ejerce la patada sobre el baln de 8


31/50

K"$E(A%O %" EA $"G@%A $"C"@CIA %I%FC(ICA

"P"KCICIO$ I@B"$(IGACI@ %I$"fO "+"KI"@(AE "A"@ (O(AE

10 3 / 10 30


ALUMNOA):

EL PORCENTAJE DE AVANCE OBTENIDO ES DE:`````````````````````````


FIRMA DEL TUTOR DEL ESTUDIANTE

`````````````````````````````````

31


32/50

Secuencia Didctica 3

'Mo%&'$o (& Tor"#!' < E*+##br#o ro$ac#o'a

"n esta tercera evaluacin reali9ar&s investigacin documental basadas en 8otogra8)as

'8otogra8)as cient)8icas, solucin de ejercicios, elaboracin de un prototipo * la

evaluacin escrita, para complementar la instruccin escolar.

Pro!"#$o:$e describir& en u: 8orma pueden utili9arse el momento de inercia de un

cuerpo * su velocidad angular para calcular la energ)a cin:tica rotacional, as) mismo, serelacionar&n los par&metros del movimiento rotacional con los par&metros del

movimiento lineal.

Co%&$&'c#a" a (&"arroar &' & bo*+&:

G"@NKICA$

1. $e conoce * valora a s) mismo * aborda problemas * retos teniendo en cuenta losobjetivos ue persigue.





logro de sus metas.

. "scucha, interpreta * emite mensajes pertinentes en distintos contetos mediante la

utili9acin de medios, cdigos * herramientas apropiados. "presa ideas * conceptos mediante representaciones ling)sticas, matem&ticas

o gr&8icas. Aplica distintas estrategias comunicativas seg


33/50








"val


34/50

T#&%o a"#.'a(o: /9 1ora"


Keali9a un porta8olio ue contenga 8otogra8)as relacionada con los temas delbloue III '5otogra8)a Cient)8ica.

"laboracin de un +rototipo 'K o ( %ebe incluir el reporte escrito.

$olucin de ejercicios del tercer bloue 'O"@(O %" (OK$I@ Q">IEI7KIO (KA$EACIO@AE

"valuacin escrita.




3. $e proporcionar& la bibliogra8)a disponible en la biblioteca de la"scuela +reparatoria * apo*os en p&ginas Reb.

. $e proporcionar&n horarios de atencin a los euipos para supervisarel avance en la investigacin

!. Cada euipo determinar& los materiales *Mo euipos necesarios parareali9ar su investigacin



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35/50

EJEMPLOS BLO4UE III: MOMENTO DE TORSIN 6 E4UILIBRIOTRASLACIONAL-

1. na pelota de 300@ cuelga atada a otras dos cuerdas, como se observa en la 8igura."ncuentre las tensiones en las cuerdas A, 7 Q C.

SOLUCIN:

"l primer paso es construir un diagrama de cuerpo libreJAl sumar las 8uer9as a lo largo del eje obtenemosJ

$ 5S A cos #0_ [ 7 cos 0_ S 0Al simpli8icarse por sustitucin de 8unciones trigonom:tricas conocidas tenemosJ0.!A [ 0./##07 S 0 416Obtenemos una segunda ecuacin sumando las 8uer9as a lo largo del eje Q, por lo tantotenemosJ4Cos 30_ [ cos !0_60.-##0A [ 0 .#2/7 S 300@ 426

"n las ecuaciones 1 * 2 se resuelven como simultanea A * 7 mediante el proceso desustitucin. $i despejamos A tenemosJA S 0./##0 M 0.!

A /-9=8B

Ahora vamos a sustituir esta igualdad en la ecuacin 2J0.-##0 41.!3276 [ 0.#2/7 S =>>N+ara 7 tenemosJ1.32#/7 [ 0.#2/7 S 300@1.#7 S 300@

7S 300@ M 1.#B /98-==N

+ara calcular la tensin en A sustituimos 7 S 1!2.33 @A S 1.!3241!2.33@6 S8==-=N

35


36/50

Ea tensin en la cuerda C es =>>N, puesto ue debe ser igual al peso

2. n objeto de 2! @ est& suspendido por medio de dos cuerdas tal como se muestraen el siguiente sistema. =Cu&l es la tensin en cada una de las cuerdas ue losostienen?

%iagrama de cuerpo libre"s importante recordar ue los cables, las cuerdas * los cordones, est&n sujetos ales8uer9o de tensin.Datos:

RS2!@(AS?(7S?5rmulasJ

SenFF

CosFF

F

F

Y

X

Y

X

=

=

=

=

0

0

%esarrolloJ0=

xF

(7 (A Cos !!_ S 0(7S 0.!/3! (A . 4 1 6

0= YF

(A $en !!_ R S 00.-11 (AS R4 1 6%espejamos (Ade la ecuacin 426 * la sustituimos en la ecuacin 416

8191.0

WTA =

NN

TA 52.308191.0

25==

(7S 0.!/3! (A(7S 0.!/3! 430.!2 @6 S 1/.! @

3. na pi;ata est& sostenida por medio de dos cuerdas. $i la tensin m&ima ueejerce el estudiante de la cuerda A es de 3/ @, =Cu&l debe ser el peso m&imo de lapi;ata para sostenerla de esa manera?

36


37/50

Gr&8icamente se representa de la siguiente 8ormaJ

Da$o":A S 3/ @7 S?R S?5rmulasJ

SenFF

CosFF

F

F

Y

X

Y

X

=

=

=

=

0

0

%esarrolloJ0=

xF

AV 7 S 0A Cos !_ 7 cos 30_ S 0

0.-## A V 0./0/1 7S 0. 4 1 60= YFAQV 7Q R S 0A $en !_ [ 7 $en 30_ R S 00.! A [ 0./0/1 7 V R S 0 ..426

%espejamos 7 de la ecuacin 4160.-## A 0./0/1 7S0

AB7071.0

866.0=

7S1.22/ A7 S 1.22/ 43/ @67 S !.313 @

$ustituimos los valores de A * 7 en la ecuacin 426 * nos daJ0.! A [ 0./0/1 7 V R S 0R S 0.! A [ 0./0/1 7R S 40.!6 43/ @6 [ 40./0/16 4!.313 @6R S 1-.! @ [ 32.01 @W =!0.! @+or lo ue el peso de la pi;ata es de !0.! @.

37


38/50

Mo%&'$o (& Tor"#!' < E*+##br#o (& $ra"ac#!'-

. na viga de m de longitud soporta dos cargas, una de 200 @ * otra de 00 @ como

se ve en la 8igura. %eterminar los es8uer9os de reaccin a ue se encuentran sujetos losapo*os, considere despreciable el peso de la viga.

Cambi&ndolo a diagrama de cuerpo libreJ

+ara ue la viga est: en euilibrio de traslacin * de rotacin tenemos ueJ

Aplicando la primera condicin de euilibrio tenemosJ5 S 0 S KA[ K7[ 4516[ 4526S 0.. 416

5 S 0S KA[ K7 S 51[ 525 S KA[ K7 S 200 @ [ 00 @5 S KA[ K7 S >> N &c+ac#!' /-Aplicando la segunda condicin de euilibrio * eligiendo el soporte A tenemosJAS K74 m6 00 @ 43 m6 V 200 @ 41 m6 S 0AS K74 m6 1200 @.m200 @.m S 0AS K74 m6 100 @.mS 0AS K74 m6S 100 @.m.%espejando K7tenemosJ

K7 S NmmN

3504

1400=

$ustitu*endo el valor de K7en la ecuacin 1 para hallar KAtenemosJ

38


39/50

KA S #00 @ K7KA S #00 @ V 3!0 @ S 89> N!. $i la barra homog:nea de Xg de masa se encuentra en euilibrio en la 8orma uese indica. %eterminar la tensin de la cuerda vertical 4considerarJ g S 10 mMs26.

Lagamos %CE de la barra teniendo presente ue la 8uer9a de reaccin en el etremo Odebe tener una direccin vertical, porue las otras dos 8uer9as ue act


40/50

%atosJE S ! mR S 3!0 @(1S?(2S?5rmulasJ

0

0

=

=

M

F

%esarrolloJ0=F

(1[ (2V R S 0(1[ (2V 3!0 @ S 0(1[ (2S 3!0 @416

@o se puede resolver, por lo ue aplicamos la segunda condicin de euilibrioJ S0D s)tomamos como eje de giro el punto A del sistema mostrado en el diagrama de cuerpolibre, tenemos la suma de cada uno de los momentos ue producen las 8uer9asJ

0=M

1[ 2[ 3S 0(1b1[ RbR[ (2b2 S0(1406 [ 4 3!0 @6 43 m6 [ (24! m6 S 0

Nm

NmT 210

5

10502 ==

%e la ecuacin 416, despejamos (1 * sustituimos valoresJ(1[ (2S 3!0 @

(1S 3!0 @ (2S 3!0 @ V 210 @(1S 10 @

/. n motor de 1.2WR impulsa durante - seg. una rueda cu*o momento de inercia esde 2Wgm2, suponiendo ue la rueda estaba inicialmente en reposo =ue rapide9 angularpromedio 46 llego a aduirir?$i no ha* p:rdidas por 8riccin, el trabajo ue reali9a el motor es igual a la variacin dela energ)a cin:tica de la rueda.R 4motor6 S Z"c 4rueda6R 4motor6 S "c 48inal6 "c 4inicial6Como inicialmente la rueda est& en reposo, la energ)a cin:tica al comien9o es cero, *

nos uedaJR 4motor6 S "c 48inal6"l trabajo es igual al producto de potencia * tiempoJ R S +tEa energ)a cin:tica de la rueda 4si no ha* despla9amientos * solo gira6 esJ"c S 1M2.I.Igualando, nos uedaJ1M2.I. S +t S 2.+tMI

R Sl

tP2 Ahora solo es cuestin de reempla9arJ

R S 2.2 )8)(1200(2 mKg sw S29600 s

40


41/50

S /.- sk

Ca'$#(a( (& Mo2#%#&'$o A'.+ar:

-. n estudiante se sienta en un banco giratorio al tiempo ue sostiene un par deobjetos. "l banco est& libre para girar alrededor de un eje vertical son 8riccininsigni8icante. "l momento de inercia del estudiante con los objetos * el banco es de2.22Wg . "l estudiante comien9a su rotacin con una rapide9 angular inicial de !.00radMs, con los bra9os etendidos. Cuando gira, acerca los objetos a su cuerpo de modoue el nuevo momento de inercia del sistema 4estudiante, objetos * banco6 es de 1.-0Wg

. =Cu&l es la nueva rapide9 angular del sistema?

Ea cantidad de movimiento angular inicial del sistema es.

Ac$#2#(a( Co%&%&'$ar#a /:Eee detenidamente el bloue III 'omento de (orsin * "uilibrio (raslacional.

+osteriormente elabora un glosario de los temas tratados.

"n los siguientes cuestionamientos subra*a la respuesta correcta.

1. n cuerpo r)gido se encuentra en estado de euilibrio, si la suma vectorial de las8uer9as ue act


42/50

Ac$#2#(a( 8 Fo$o.raHa C#&'$H#ca:E' &*+#o (& 9 #'$&.ra'$&" r&a#?a:

Keali9a un porta8olio ue contenga 8otogra8)as relacionada con los temas del bloue III.

Ac$#2#(a( =:E' &*+#o (& 9 #'$&.ra'$&" r&a#?a o" "#.+#&'$&" &7&rc#c#o"-

1. $i la cuerda Bdel sistema mostrado se rompe con tensiones ma*ores ue 200 Ib,=cu&l es el peso m&imo W ue puede soportar?

2. "n el laboratorio de 8)sica cuelga un letrero de 1.# @, como se muestra en la 8igura.=Cu&l es el es8uer9o de tensin m)nimo ue soporta cada cuerda?

3. %os postes se encuentran separados por una distancia de 1/ pies. "ntre ambos seencuentra una cuerda ue soporta un sem&8oro de /- @ colgado en el centro,provocando ue la cuerda baje ! pies desde la hori9ontal, como se muestra en el

siguiente sistema. %eterminaJa6 "l valor de cada uno de los &ngulos ue 8orman las cuerdas con la hori9ontal.b6 "l valor de las tensiones de cada cuerda.

. Calcula el momento de torsin resultante del siguiente sistema.

42


43/50

!. Calcula la 8uer9a 51* 52del siguiente diagramaJ

#. na viga ue pesa 00 @ tiene una longitud de #m. "n ella se encuentra un cableatado en un punto locali9ado a .! m de distancia de la pared. "l peso ue cuelga en suetremo es de 1200 @, tal como se muestra en el esuema. CalculaJa =Cu&l es la tensin en el cable?

b =Cu&l es la magnitud * direccin de la 8uer9a resultante sobre el pivote?

43


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/. na barra met&lica uni8orme tiene una longitud de # m * un peso de 30 @. $esuspende un peso de !0 @ en el etremo i9uierdo * un peso de 20 @ en el etremoderecho. =A u: distancia del etremo i9uierdo una 8uer9a ascendente producir& eleuilibrio?

-. "l n bombero ue pesa /0# @ se encuentra a un tercio de una escalera de 12 m de

longitud * 2! @ de peso. Nsta descansa contra una pared lisa * su etremo superiorest& a .3 m del suelo, tal como se muestra en la 8igura. =>u: 8uer9as ejercen sobre laescalera, la pared * el suelo?

Ac$#2#(a( @ MR o MT:

E' &*+#o (& 9 #'$&.ra'$&" r&a#?a:n +rototipo donde se muestre la aplicacin de los temas del bloue III.%ebe incluir el reporte escrito.

44


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Ac$#2#(a( Co%&%&'$ar#a 9:Lo" 7+&.o" %&c'#co" < a F"#ca

"n la 8eria de juegos mec&nicos, ha* espacios ue promueven el entretenimiento, la

educacin, la cultura * la divulgacin de la ciencia. "n esta ocasin, vamos aaprovecharlos para nuestra asignatura.5ormen euipos de cinco alumnos, va*an a la 8eria m&s cercana * realicen lassiguientes actividadesJ1. Eleven una c&mara 8otogr&8ica o de video o lo ue tenga a su alcance para captarim&genes de los juegos mec&nicos.

2. Lagan una relacin de los juegos, agrupados segu: medidas de seguridad se aplica?e6 Eas caracter)sticas del movimiento de los cuerpos, considerando el 8enmeno 8)sicodel movimiento ue interviene.

. "posicin de los trabajos por euipoJa6 "laboren una representacin de un prototipo ue 8uncione como uno de los juegosue ha*an elegido para eponer ante el grupo.b6 "n una hoja de rota8olio, peguen las 8otogra8)as ue tomaron en la 8eria comoevidencia de su recorrido.c6 Ea eposicin ante el grupo se debe hacer en 8orma clara, precisa * organi9ada. %ebehaber un epositor elegido entre los integrantes de cada euipo, uienes apo*ar&n supresentacin. $e debe describir el movimiento del juego mec&nico elaborado, resaltandolas 8uer9as ue intervienen * ue lo originan.

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RESULTADO DE LA TERCERA SECUENCIA DID,CTICA

"P"KCICIO$ +OK(A5OEIO 5O(OGKA5HA$ +KO(O(I+O "A"@ (O(AE

10 10 10 10 0


ALUMNOA):

EL PORCENTAJE DE AVANCE OBTENIDO ES DE:`````````````````````````


FIRMA DEL TUTOR DEL ESTUDIANTE

`````````````````````````````````

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ANEXO I

FACTORES DE CONVERSINMa"a

1 g S 103Wg S #.-! 10!slug1 Wg S 103g S #.-! 102slug1 slug S 1.# 10g S 1.# Wg1 u S 1.## 102g S 1.## 102/Wg1 tonelada m:trica S 1000 Wg1 lbmS !3,!2 g S 0,!3# Wg

Longitud

1 cm S 102m S 0.3 in S 10 mm1 m S 103Wm S 3.2- 8t S 3. in S 103

mm1 Wm S 103m S 0.#2 mi1 in S 2.! cm S 2.! 102m1 8t S 12 in S 30.- cm S 0.30- m1 mi S !2-0 8t S 1#0 m S 1.#0 Wm1 *d S 0.1 m S 3 8t S 3# in1 A S 1010m S 10-cm

Ar&a1 cm2S 10m2S 0.1!!0 in2

S 1.0- 1038t2

1 m2S 10cm2S 10./# 8t2S 1!!0 in2

1 in2S #. 1038t2S #.! cm2S #.! 10m2

1 8t2S 1 in2S .2 102m2S 2 cm2

Vo+%&'1 cm3S 10#m3S #.10 102in3

S 3.!3 10!

8t3

1 m3S 10#cm3S 3!.3 8t3 S 103litros S #.10 10in3S 2# gal1 in3S !./ 108t3S 1#. cm3

S 1.# 10!m3

1 litro S 103cm3 S 103m3 S 0.2# gal1 8t3S 1/2- in3S 0.02-3 m3S /.- gal S 2-.3 litros1 galn S 231 in3 S 3./-! litros

E'&r.a

1 P S 10/ergios S 0./3- 8tlb

47

E*+#2a&'$&" &'&r.a%a"a &' r&o"o)

1 u S 1.## 102/

Wg 31.! eB1 electrn masa S .11 1031WgS !. 10u 0.!11 eB

1 protn masa S 1.#/2 1031WgS 1.00/2/# u 3-.2- eB

1 neutrn masa S 1.#/ 102/WgS 1.00-##! u 3.!/ eB

T#&%o

1 h S #0 min S 3#00 segundos1 d)a S 2 h S 10 min S -.# 10 s1 a;o S 3#! d)as S -./# 103 h

S !.2# 10! min S 3.1# 10/ s

V&oc#(a(1 mMs S 3.#0 WmMh S 3.2- 8tMs

S 2.2 miMh1 WmMh S 0.2/- mMs S 0.#21 miMh

S 0.11 8tMs1 8tMs S 0.#-2 miMh S 0.30! mMs

S 1.10 WmMh1 miMh S 1.#/ 8tMs S 1.#0 WmMh S 0./ mMs

F+&r?a1 @ S 10!dinas S 0.22! lb1 dina S 10! @ S 2.2! 10# lb1 libra S .! 10! dinas S .! @+eso euivalente a 1 Wg masa S 2.2 lb S .- @

Pr&"#!'

1 +ascal 4@M m2 6 S 1.! 10 lbMin2S /.! 103 torr 4mmLg6

S 10 dinasM cm2

1 torr 4mmLg6 S 133 +a S 0.02 lbMin2

S 1333 dinasM cm2

1 atms8era S 1./ lbMin2S 30 in Lg S 1.013 10!@M m2S /# cmLg S 1.013 10#dinas1 bario S 10#dinasMcm2S 10!+a1 milibario S 103dinasMcm2S 102+a


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S 0.23 cal S .- 107tuS #.2 101-eB

1 Wcal S 1-# P S .1-# 1010ergiosS 3.#- 7tu

1 7tu S 10!! P S 1.0!! 1010ergios

S //- 8tlb S 0.2!2 Wcal1 cal S .1-# P S 3./ 1037tu S 3.0 8tlb1 8tlb S 1.3# P S 1.3# 10/ergios

S 1.2 1037tu1 eB S 1.#0 101P S 1.#0 1012erg1 WRh S 3.# 10#P

Po$&'c#a

1 R S 0./3- 8tlbMs S 1.3 103hp S 3.1 7tuMh1 8tlbMs S 1.3# R S 1.-2 103hp1 hp S !!0 8tlbMs S /!./ R

S 2!! 7tuMh

D&'"#(a(

1 WgMm3S 1.0 103slugMpie3S 1 103gMcm3 S #.23 102lbM8t3

S 3.#13 10!

lbMin3

1 slugM8t3S !1!. WgMm3 S 0.!1! gMcm3 S 32.1/ lbM8t3S 1.-#2 102lbMin3

1 gMcm3S 1.0 slugM8t3 S 1000 WgMm3

S #2.3 lbM8t3 S 3.#13 102 lbMin3

1 lbM8t3S 3.10- 102slugM8t3S 1#.02 WgMm3S 1.#02 102gMcm3

S !./-/ 10lbMin3

1 lbMin3S !3./1 slugM8t3S2./#- 10WgMm3 S 2/.#- gMcm3

S 1/2- lbM8t3

ngulo1 radi&n S !/.3U1U S 0.01/! radianes 1!U S M12 rad30U S M# radianes !U S M rad#0U S M3 radianes 0U S M2 rad1-0U S radianes 3#0U S 2rad1 revMmin S 0.10/ radMs

48

T&%&ra$+ra

t8S M! tc[ 32 tcS !M 4t8V 326 (WS tc[ 2/3.1#


49/50

BIBLIOGRAFA

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50/50

ACADEMIA DE FSICA

I@G. AGIEAK "5KACIO BHC(OK A@"E A 203 7iblioteca

I@G. CAEF@ +"K"KA @ICA AE"PA@%KI@A A 30 (ercer piso %ireccin

I@G. AQ fO PO$N %ABI% A V 2107 7iblioteca

I@G. OK"@O L"K@F@%" AK%O>"O A V 302 (ercer piso %ireccin

I@G. KGHA KO%KHG" G"KAK%O CIKO A V 30/ (ercer piso %ireccin

I@G. +NK" $F@CL" PO$"5I@A A V 311 (ercer piso %ireccin

cuaderno de trabajo fisica 3-agosto-2012

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