Fsica y Qumica 4 ESO

Direccin y coordinacin general: Instituto Superior de Formacin y Recursos en Red para el profesorado del Ministerio de Educacin, Poltica Social y Deporte.

ndice 1. El movimiento rectilneo ........................ pg. 1

2. El movimiento circular .. pg. 25

3. Las fuerzas ... pg 45Coordinacin: Joaqun Recio Miarro.

4. Fuerzas y presiones en fludos .. pg. 69

5. Astronoma y Gravitacin Universal pg. 91Diseo: M Jos Garca Cebrin. Joaqun Recio Miarro.

6. Trabajo y energa .. pg. 121

7. Calor y energa ... pg. 145Autores: Jess M. Muoz Calle. Lus Ramrez Vicente. Joaqun Recio Miarro. Jos Lus San Emeterio Pea. Inmaculada Sevila Pascual. Jos Villasuso Gato.

8. Las ondas .... pg. 179

9. El tomo y enlaces qumicos ... pg. 211

10. Transformaciones qumicas ... pg. 245

11. La qumica del carbono .. pg. 281

12. Compuestos del carbono .. pg. 319

Ministerio de Educacin, Poltica Social y Deporte, 2009.

1ObjetivosEn esta quincena aprenders a:

El movimiento rectilneoAntes de empezar 1. Observa, algo se mueve. Sistema de referencia, SR Trayectoria Posicin Desplazamiento Velocidad 2.Cambiando la velocidad La aceleracin Variacin uniforme de la velocidad 3. El movimiento rectilneo (MR) MR uniforme MR uniformemente acelerado MR en grficos La cada libre Ejercicios para practicar Para saber ms Resumen Autoevaluacin Actividades para enviar al tutor

Valorar la observacin como una accin bsica para el conocimiento cientfico. Reconocer el papel que desempe el estudio de los movimientos en el desarrollo del mtodo cientfico. Identificar las magnitudes fsicas que permiten interpretar los movimientos con rigor y sin ambigedad. Describir movimientos cotidianos tanto naturales como propulsados. Utilizar los grficos como estrategia para la resolucin de problemas. Adquirir estrategias que permitan resolver cuestiones fsicas relacionadascon los movimientos. Resolver problemas sobre movimientos rectilneos.

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El movimiento rectilneoAntes de empezar

El movimientoSi hay un ejemplo de fenmeno fsico que ha merecido la atencin del ser humano desde la antigedad hasta nuestros das, es el del movimiento. La forma de orientarse ms antigua conocida es a travs de la posicin que van adoptando las estrellas en la cpula celeste a lo largo del ao y de la zona donde se observa. La trayectoria de las partculas fundamentales en reacciones nucleares es un tema de gran actualidad, permite retrotraernos a los orgenes del universo. Las situaciones que se abordan en este tema representan una pequea parte de la realidad y en muchos casos simplificada, Galileo as lo entendi y con ello ofreci un modo de actuar asumido por la Ciencia como forma de trabajo en el quehacer cientfico, el mtodo cientfico. Su aplicacin permiti a Isaac Newton deducir las Leyes de la Dinmica y la Ley de Gravitacin Universal que gobiernan la mayora de los movimientos cotidianos y celestes respectivamente. Ms tarde, estos conocimientos inspiraron a los qumicos en las teoras atmicas las cuales ofrecen una explicacin de la estructura ntima de la materia. Todo ello ser abordado a lo largo del curso, pero, volvamos al principio y tratemos de describir los movimiento rectilneos.

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El movimiento rectilneo

1. Observa, algo se mueveSistema de referencia SREl movimiento forma parte de los fenmenos fsicos que ms directamente se perciben, sin embargo, su descripcin detallada ha trado de cabeza a ms de un cientfico a lo largo de la historia, a qu ha podido ser debido? La apariencia de un movimiento depende del lugar de observacin, en concreto de su estado de movimiento. El descenso de una hoja que cae de un rbol es distinto visto por una persona situada debajo que el de otra que lo observa desde un autobs en marcha. Esto plantea la necesidad de elegir un sistema de referencia relativo al cual se refiera la observacin. Sistema de referencia (SR) es el lugar desde donde se miden las posiciones que atraviesa un mvil a lo largo del tiempo. La Luna describe un crculo si se observa su movimiento desde la Tierra. Si trasladamos el sistema de referencia al Sol, ese mismo movimiento se convierte en un epicicloide.

TrayectoriaCmo describiras el movimiento de la Luna? Qu pensaban los hombres y mujeres acerca del movimiento del sol antes del s. XVI? Es vertical y hacia abajo el movimiento de un objeto al caer? La referencia ms inmediata de un movimiento es la forma del camino que describe, pero hay que precisar un poco ms para acercarse al concepto que ahora se presenta: la trayectoria. El resultado de observar un movimiento est ligado a un SR, como hemos visto en el anterior apartado. El que se mueva o no el SR repercute en la forma de percibir el movimiento estudiado.

Observa la trayectoria que describe el avin, coincide con el rastro creado por la condensacin de los gases que expulsa el motor.

Trayectoria es el camino que describe un objeto al desplazarse respecto de un sistema de referencia

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El movimiento rectilneoPosicin: Representacin vectorialLa descripcin de un movimiento requiere conocer el lugar donde se encuentra (posicin) y cundo (instante). Instante Se representa por la letra t, acompaado de algn subndice si es necesario, para indicar el lugar que ocupa este dato respecto de un conjunto de medidas. La unidad fundamental en el Sistema Internacional es el segundo (s). El tiempo transcurrido entre dos instantes simboliza con las letras t. Pongamos un ejemplo: se

Obtenemos el conjunto de datos siguientes por la lectura directa de un cronmetro: 0s ; 0,5 s; 1 s; 1,5 s.

En esta imagen la posicin para cada instante t, se corresponde con el vector, representado por una flecha.

Situacin Inicial 1 2 3

Smbolo t0 = 0 s t1 = 0,5 s t2 = 1,0 s t3 = 1,5 s

Tiempo transcurrido

t = t1-to = 0,5 s t = t2-t1 = 0,5 s t = t3-t2 = 0,5 s

Posicin La representacin en un plano se realiza sobre unos ejes coordenados XY. El observador se sita en el origen del Sistema de referencia (SR). El grfico flecha permite representar cualquier magnitud

El movimiento rectilneoLa representacin vectorial de una magnitud fsica contiene tres datos: el mdulo, la direccin y el sentido. Para el caso de la posicin, qu son y cmo se averiguan? La posicin tiene que informar de la situacin de un mvil respecto de un observador situado en el SR. Esta informacin se concreta con la distancia al SR y con las coordenadas del punto donde se encuentra. El mdulo, la direccin y el sentido del vector posicin dan cuenta de ello, veamos cmo:

Observa el ejemplo

Pero un mvil cambia de posicin, Qu magnitud fsica da cuenta de ello? 6FSICA Y QUMICA

El movimiento rectilneoDesplazamientoLa palabra desplazarse tiene un uso cotidiano, pero, como es frecuente, el lenguaje cientfico la ha adoptado precisando su significado. Un mvil se desplaza, evidentemente cuando se mueve, pero se corresponde con algn valor concreto? Es lo mismo espacio recorrido que desplazamiento?... el espacio que recorri?. Te proponemos que realices un planteamiento concreto de esta situacin.

El desplazamiento entre dos instantes, to y t, se corresponde con un vector que se extiende desde la posicin en to hasta la posicin en t.

Observa en la imagen superior el desplazamiento simbolizado por el vector rojo que parte de la posicin en el instante inicial to y termina en la posicin correspondiente al instante final tf. Imagina una bola de billar describiendo un movimiento rectilneo entre dos choques consecutivos (dos instantes). Cmo se representa el desplazamiento?. A partir de l, se podra determinar

Si la trayectoria entre dos instantes es rectilnea, el desplazamiento (su mdulo) equivale al espacio recorrido. Su unidad fundamental de medida en el SI es el metro (m). 7

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El movimiento rectilneoVelocidadLa velocidad de un objeto a menudo se confunde con la rapidez. La velocidad fsicamente es un vector y por tanto tiene un mdulo (la rapidez), una direccin y un sentido. Mdulo: Es la rapidez aunque en la mayora de contextos se identifica como la velocidad. La rapidez con que se desplaza un mvil es la relacin (cociente) entre el espacio que se recorre y el tiempo que tarda en recorrerlo. Su unidad fundamental en el Sistema Internacional es el metro por segundo (m/s). El vector velocidad se dibuja sobre el mvil con un tamao proporcional a su mdulo. La direccin es la de la recta tangente a la trayectoria y el sentido el del movimiento.

Para mostrar toda esta informacin se requiere de la notacin vectorial. A pesar de que el mdulo de un vector es una cantidad positiva, resulta til para los clculos en los movimientos rectilneos usar un signo algebraico que indica el sentido del movimiento. Esta notacin ser utilizada frecuentemente en este curso y se resume en:

v>0, El mvil se dirige hacia el sentido positivo del eje de coordenadas. v0 a0 m/s yo=0 m to=0 s

Inicio Ascenso

Altura mxima

Xfrenada = vo2/(26,2)

Regreso

g=-9,8 m/s2 v0 La interaccin que origina la aceleracin se dirige hacia el sentido positivo del eje. a0 el mvil se desplaza hacia el sentido positivo del eje. v