fÍsica

FÍSICA

1.- Un coche va a 90 km/h. ¿Cuántos metros son por segundo?

1 km= 1.000 metros

1 hora= 3.600 segundos

______________________________________________________________

2.- Un coche va a 25 m/s. ¿Cuántos km/h. son?

3.- Un coche va a 120 km/h. ¿A cuántos m/segundo va?

4.- Un coche va a 60 km/h. ¿Cuántos m/s recorre?

1000 90 • = 25 m/s 3600

1000

25 :

3600

25 • 3600 = 90 km/h

1000

1000 120000 120 • = 33,3 m/s

3600 3600

1000 60000

60 : = 16,6 m/s

3600 3600

EL MOVIMIENTO RECTILÍNEO

LA TRAYECTORIA DEL MÓVIL PUEDE SER

¿Qué es el movimiento?: Un cuerpo está en movimiento cuando

cambia de posición con respecto a otro u otros cuerpos que se consideran fijos.

La trayectoria del móvil: Es la línea que describe dicho móvil durante

su movimiento.

El desplazamiento de un móvil: Es el segmento de la recta que une los

puntos inicial y final de la trayectoria.

Clases de movimiento según la trayectoria:

1.- rectilíneo 2.- circular

Clases de movimiento según la velocidad:

1.- uniforme 2.- variado (aumenta o disminuye)

Movimiento rectilíneo uniforme:

e= espacio recorrido expresado en metros

v= velocidad expresada en m/s

t= tiempo expresado en segundos

TRES FORMULAS:

e t =

v

e v =

t

Ejemplos:

1.- La velocidad de una persona caminando es de 1,2 m/s, ¿cuántos

metros habrá caminado en 25 segundos?

1,2 • 25 = 30 m

(v) • (t) = (e)

2.- Un automóvil con movimiento uniforme recorre 6,5 km en un tiempo de

4 minutos y 50 segundos. Calcula la velocidad del automóvil en m/s.

e = 6,5 km = 6500 m

t = 4 min y 50 seg = 290 s

v= 22,41 m/s

3.- ¿Cuánto tiempo tardará un ciclista en recorrer una distancia de 1.200

metros si avanza a una velocidad de 4 m/s?

e= 1200 m

v= 4 m/s

t= 300 s

6500 = 22,41

290

1200 = 300 s. (5 min)

4

LA ACELERACIÓN

Es el incremento o disminución de velocidad que se experimenta un móvil

en la unidad de tiempo.

Su ecuación es:

v = velocidad final expresada en m/s

v0 = velocidad inicial expresada en m/s

t = tiempo expresado en segundos

a = aceleración expresada en m/s2

• La aceleración es positiva cuando la velocidad del móvil aumenta

• La aceleración es negativa cuando la velocidad del móvil disminuye

Un motociclista viaja a una velocidad de 5 m/s, en ese instante acelera

hasta que, 6 segundos después, su velocidad es de 14 m/s. ¿Cuál ha sido la

aceleración de la motocicleta?

v0 = 5 m/s.

t = 6 s.

v = 14 m.

Un automovilista se desplaza a 90 km/h. En ese momento pisa el freno y se

detiene al cabo de 20 segundos. ¿Cuál ha sido la aceleración durante el

frenazo?

v = 0 km/s

v0 = 90 km/h=

t = 20 s

v – v0 a=

t

v – v0 m - 5 9 a= = 1,5 m/s2

t 6 6

v – v0 0 – 25 – 25

a = = = = - 1,25 m/s2

t 20 20

90 • 1000

= 25 m/s

3600

La velocidad en el movimiento rectilíneo uniformemente variado:

v = v0 + a • t

v = velocidad final expresada en m/s



t = tiempo expresado en s

El espacio recorrido en el movimiento rectilíneo uniformemente variado:

e = v0 • t + ½ a • t2

e = espacio expresado en m

t = tiempo expresado en s



Un automóvil al arrancar produce una aceleración de 1,5 m/s2. ¿Cuál es

la velocidad al cabo de 4 s? ¿Qué espacio recorre en ese tiempo?

v0 = 0 v = v0 + a • t = 0 + 1,5 • 4 = 6 m/s

a = 1,5 m/s2 e = v0 • t + ½ a • t2 = 0 • 4 + ½ • 1,5 • 42 =

t = 4 s

½ • 1,5 • 16 =

v = 6 m/s

e = 12 m

1 • 1,5 • 16 1,5 • 16 = = 12 m

2 2

Un camión que circula a 20 m/s frena con una aceleración de -3 m/s2.

¿Cuál es su velocidad al cabo de 5 s? ¿Qué espacio recorre en ese tiempo?

v = 20 + (-3) • 5

v = 20 + (-15) = 5 m/s

e = 20 • 5 + ½ • (-3) • 52

e = 100 + ½ • (-3) • 25 = 100 =

= 100 + 37,5 = 62,5 m

Se produce un disparo a 2,04 km de donde se encuentra un policía

¿Cuánto tarda el policía en oírlo si la velocidad del sonido en el aire es de

330 m/s?

e = 2,04 km

v= 330m/s

t =

6,18 segundos

v = 5 m/s

e = 62,5 m

-75

2

M.U.R. (Movimiento Uniforme Rectilíneo) TABLAS BÁSICAS:

e = v • t

e

t =

v

e

v =

t

e = 2.040 m v = 330 m/s t = 6´18 s

2.040 = 6,18 s

330

¿Cuánto tarda en llegar la luz del sol a la tierra, si la velocidad de la

luz es de 300.000 km/s y el sol se encuentra a 150.000 km de distancia?

t = 500 s. 150.000.000 e = 150.000.000 = 500 s v = 300.000 300.000

500 segundos = 8 minutos y 20 segundos

¿Qué tiempo empleará un móvil que viaja a 80 km/h. para recorrer

una distancia de 640 km?

8 horas

La velocidad del sonido es 330 m/s la de la luz 300.000 km/s. Se produce

un relámpago a 50 km de un observador.

a) ¿Qué recibe primero el observador?

b) ¿Con qué diferencia de tiempo lo registra?

a) La luz, porque la velocidad de la luz es superior a la velocidad del sonido.

Vs = 330 m/s

Vl = 300.000 km/s

e = 50 km

t = 8 horas 640 e = 640 km = 8 h v = 180 km/s 80

C t =

V

Vs = Velocidad del Sonido

Vl = Velocidad de la Luz

Ts = Tiempo en segundos

Td = Tiempo de Diferencia

Tl = Tiempo de la Luz

b)

Vs = 330 m/s

Vl = 300.000 km/s

= 300.000.000 m/s

e = 5o km/s

= 50.000 m. Td = Ts – Tl =

50.000 151,514 s.

Ts = 151.515 s. 330

151,514 s.

50.000 5 Tl = = 0,0001667 s.

300.000.000 30.000

LAS FUERZAS Y SUS EFECTOS

1.- ¿QUÉ ES UNA FUERZA?

Una fuerza es toda acción capaz de cambiar el estado de reposo o de

movimiento de un cuerpo o de producir deformaciones en él.

a) Una fuerza puede poner en movimiento un cuerpo que estaba en

reposo.

b) Una fuerza puede detener un cuerpo que estaba en movimiento.

c) Una fuerza puede cambiar la forma de los cuerpos.

LA UNIDAD DE FUERZA.

Es el Sistema Internacional de Unidades (SIU) la fuerza se mide en una

unidad llamada NEWTON (N).

Un Newton equivale aproximadamente a la fuerza que debemos ejercer

para levantar del suelo un cuerpo de 100 gramos. Es decir una fuerza de un

Newton es una cosa muy pequeña.

ELEMENTOS DE UNA FUERZA.

Es toda fuerza aplicada sobre un cuerpo y se pueden distinguir tres elementos:

a) El punto de aplicación de una fuerza es la parte del cuerpo sobre la

cual ejerce esa fuerza.

b) El sentido de una fuerza es el lugar hacia el cual se ejerce esa

fuerza.

c) La intensidad de una fuerza es el valor de esa fuerza expresado en

newtons.

CLASES DE FUERZAS.

a) Fuerzas de contacto son aquellas en las que el cuerpo que ejerce la

fuerza está en contacto directo con el cuerpo sobre el que se aplica dicha

fuerza.

b) Fuerzas de distancia son aquellas en las que el cuerpo que ejerce la

fuerza no está en contacto directo con el cuerpo sobre el que se aplica dicha

fuerza.

FUERZA RESULTANTE.

Cuando dos o más fuerzas actúan simultáneamente sobre un mismo

cuerpo, se dice que dicho cuerpo está sometido a una composición de fuerzas

y la fuerza equivalente a esas fuerzas se denomina Fuerza Resultante.

Para hallar la fuerza resultante de otras dos fuerzas, hay que distinguir tres

casos:

a) Dos fuerzas con el mismo sentido. “La resultante de dos fuerzas

con el mismo sentido tiene el mismo sentido que las anteriores y su intensidad

es la suma de las intensidades de las fuerzas aplicadas”.

b) Dos fuerzas de sentidos contrarios. “La resultante de dos fuerzas

de sentidos contrarios tiene el sentido de la mayor de las fuerzas aplicadas y su

intensidad es la diferencia de las intensidades de las fuerzas iniciales”.

c) Dos fuerzas perpendiculares. “La intensidad de la fuerza resultante se

calcula mediante esta expresión”.

Fr = F12 + F2

2

LEYES DE NEWTON.

PRIMERA LEY DE NEWTON.

Todo cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme si

no actúa ninguna fuerza que haga variar su estado.

SEGUNDA LEY DE NEWTON.

La fuerza ejercida sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que

dicha fuerza produce sobre él.

Este principio se expresa mediante la siguiente ecuación:

• F es la fuerza expresada en newtons

• m es la masa del cuerpo expresada en kilogramos

• a es la aceleración expresada en m/s2

ECUACIÓN FUNDAMENTAL DE LA DINÁMICA:

F = m • a

F F

F = m • a a = m =

m a

ECUACIONES DEL MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO:

a = V – V0 / t v = V0 + a • t e = V0 • t + ½ a • t

PROBLEMAS:

Un automóvil de 800 kg posee un motor capaz de ejercer una fuerza de

1.280 N durante una arrancada. Calcula:

a) ¿Cuál es la aceleración con la que arranca el coche?

b) ¿Cuánto tiempo tardará en alcanzar una velocidad de 48 km/h?

c) ¿Qué espacio recorrerá el automóvil en ese tiempo?

a) aceleración:

m = 800 kg

F = 1280 N

b) tiempo: v = V0 + a • t v = a • t

c) espacio: e = V0 • t + ½ a • t e = ½ a • t2 = ½ 1,6 • 8´32 = 55´11 m

F

a =

m

F 1.280

a = = = 1,6 m/s2

m 800

13,3

= 8´3 s.

1,6

v

t = =

a

¿Cuál es la fuerza que hay que aplicar sobre un cuerpo de 10 kg para que

se desplace con una aceleración de 3 m/s2.

F = m • a m = 10 kg

a = 3 m/s2 10 • 3 = 30 N

Una locomotora de 20 Tm, arranca con una aceleración de 0,5 m/s2, ¿Qué

fuerza ejerce el motor de la locomotora?

La masa de un avión es de 1.000 Tm, si la fuerza que ejercen sus

motores es de 4.000.000 N ¿Cuál será la aceleración del avión?

F 4.000.000 N 4.000.000

a = = a = = 4 m/s2

m 1.000.000 kg 1.000.000

Un lanzador de peso ejerce sobre la bola de 1.200 N. ¿Si la masa de

la bola es de 7.000 g. ¿Cuál es la aceleración con la que es lanzada?

m = 20.000 kg

F = m • a a = 0,5 m/s2 20.000 • 0,5 = 10.000 N

F 1.200 N

a = = = 171,4 m/s2

m 7 kg

Al tirar de un carrito con una fuerza de 10 N se produce en él una

aceleración de 1,2 m/s2 ¿Cuál es la masa del carrito?

F 10 N

m = m = = 8,3 kg

a 1,2 m/s2

PRESIÓN

En el Sistema Internacional de Unidades (SI) la presión se mide en una

unidad derivada que se denomina Pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza

total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado.

DEFINICIÓN

La presión es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre

la que actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la unidad de

superficie.

Cuando una superficie plana de área S se aplica una fuerza normal F de

manera uniforme y perpendicularmente a la superficie, la presión P viene dada

por:

F: expresada en Newton (N)

S: expresada en metros cuadrados

P: expresada en Pascal (Pa)

Peso de un cuerpo P = m • g [masa • gravedad (9,8 m/s2)]

m: expresada en Kg

s: aceleración de la gravedad expresada en m/s2

PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES:

“Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y

hacia arriba cuyo valor es el peso del volumen del líquido desalojado por el

cuerpo”.

EL MILIBAR

Para medir la presión atmosférica, los meteorólogos utilizan una unidad

denominada milibar (mb)

La equivalencia entre el milibar y el Pascal es: 1 mb = 100 Pa

La presión atmosférica es de 1013 mb al nivel del mar.

PROBLEMAS DE FÍSICA:

1.- La base de un pisón tiene 400 cm2. ¿Qué presión ejerce sobre el suelo al

apisonarlo con una fuerza de 500 N?

S = 400 cm2 → 400 : 10.000 = 0,04 m2

F = 500 N

P = ¿

2.- La superficie de la punta de un alfiler es de 0,01 mm2. Calcula la presión

que dicho alfiler ejerce al pinchar con él un papel con una fuerza de 2 N.

S = 0,01 mm2 → 0,01 : 1.000.000 = 0,00000001

2

F = 2 N P = = 200.000.000 Pa

0,00000001

P = ¿

3.- Al empujar una pared con una mano, ejercemos una presión de 20.000 Pa.

Si la superficie de la palma de la mano es de 100 cm2, ¿Qué fuerza hemos

aplicado sobre la pared?

P = 20.000 Pa

S = 100 cm2 → 100 : 10.000 = 0,01

F = ¿ F = 20.000 • 0,01 = 200 N

4.- Al pisar el pedal del freno de un automóvil con una fuerza de 150 N,

producimos en él una presión de 20.000 Pa. ¿Cuál es la superficie del pedal

del freno?

F = 150 N

P = 20.000 Pa

S = ¿

LAS MAGNITUDES ENERGÉTICAS:

W: Trabajo (se mide en julios)

F: La Potencia (se mide en watios, kilowatios y caballos de vapor)

e: Energía (se mide en metros)

500

= = 12.500 Pa

0,04

150

S = = 0,0075 m2

0,0075

FORMULAS:

Un ciclista pedalea con una fuerza constante de 300 N. Calcula el

trabajo realizado por el ciclista en 5 km de recorrido.

W = ¿

F = 300 N

e = 5.000 m → W = 300 • 5.000 = 1.500.000 julios

POTENCIA: Formulas:

P: Potencia, se mide en Watios (P)

W: Trabajo, se mide en julios (J)

t: Tiempo, se mide en segundos (s)

1.- Una batidora realiza un trabajo de 18.000 julios en 5 minutos. ¿Cuál es la

potencia de dicha batidora?

P = ¿

W = 18.000 J →

t = 5 m (300 s)

2.- El motor de una lavadora es capaz de efectuar un trabajo de 45.000 J en

medio minuto. ¿Cuál es la potencia de la lavadora expresada en watios y

después en kilowatios?

P = ¿

W = 45.000 J →

t = 30 s

18.000

P = = 60 W

300

45.000

P = = 1.500 Watios

30

1 kw 1.000 W 1.500

x 1.500 W → x = = 1,5 kw

1.000

3.- Durante 20 segundos, un caballo ha arrastrado un trillo, desplazándolo una

distancia de 18 m. ¿Cuál es la potencia desarrollada por el caballo si, durante

el arrastre, ha ejercido una fuerza constante de 800 N?

W = ¿

F = 800 N

e = 18 m → 800 • 18 = 14.400 J

P = ¿

W = 14.400 J 14.400

t = 20 s → P = = 720 W

e = 18 m 20

fÍsica

Documents