guia 2 decimo fisica

COLEGIO SALESIANO JUAN DEL RIZZOGUÍA DE APRENDIZAJE

Código:M2-03-03-01Consecutivo: 3 - 2014SEDE A Y B

DEPENDENCIA: Coordinación Académica. FECHA: Marzo 31 – Junio 13 de2014.ASUNTO: Guía clase

Docente: Oscar Suárez Área: Ciencias Naturales Asignatura: Física

Periodo: DOS Guía Nº: 2 Grado: Decimo (1,2,3)

Estudiante: Curso: _____________

Tiempo de Realización: 24 a 26 horas de clase

NÚCLEO TEMÁTICO: DINÁMICA DE PARTÍCULAS

COMPETENCIA: Competencia: Científico – Tecnológico y Axiológico

Nivel De Competencia: Desarrollará la capacidad de intervenir en la transformación de un mundo nuevo, potenciando sus capacidades y liderando propuestas que le permitan la solución de problemas de orden práctico, en sus habilidades cognitivas, metacognitivas y motrices

Axiológica: Promoverá una conciencia para la conservación protección y mejoramiento del ambiente y uso racional de los recursos naturales para el mejoramiento de la calidad de vida su ambiente.

Meta Periódica: Comprende los conceptos relacionados con la dinámica de partículas y resuelve problemas desde la experiencia de laboratorios.

I. ENTRADA: Motivación – Encuadre

Durante este periodo retomaremos un laboratorio para aclarar inquietudes relacionadas con el Movimiento rectilíneo acelerado y posteriormente abordaremos las leyes de Newton.

CAPÍTULO PRIMERO DE LA GUÍA: INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA

En este capítulo de nuestra guía abordaremos los conceptos relacionados con la mecánica y los aterrizaremos en la práctica de laboratorio.

1.1. ¿QUÉ CONOZCO DEL TEMA? Responde en tu cuaderno:

¿Qué significa que el movimiento sea relativo?¿Qué entiendes por velocidad?¿Qué entiendes por aceleración?¿De cuáles factores físicos depende el movimiento?¿Por qué un cuerpo cae libremente si se deja soltar a una determinada altura?

2.2. MARCO TEÓRICO

Realizar un análisis del marco teórico y presentarlo a manera de resumen en el cuaderno:

Todo se mueve, hasta las cosas que parecen estar en reposo, es decir el movimiento es relativo y depende del sistema de referencia de donde lo estamos observando. Cuando un móvil se desplaza siguiendo una trayectoria lineal, decimos que es un movimiento rectilíneo.

Posición (x): Es el lugar donde se encuentra el móvil en determinado instante.

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Desplazamiento (Δx): Es el cambio de posición del móvil en forma rectilínea. Su fórmula es Δ x = Xf – X0 en donde Δ x (significa cambio de posición), Xf (significa posición final) y X0 (significa posición inicial). Trayectoria (T): Es la distancia total o el espacio recorrido por el móvil.Velocidad media (v): Es el cambio de posición del móvil con respecto al cambio de tiempo.Rapidez (R): Es el espacio recorrido por el móvil en función del tiempo total.Aceleración media(a): Es el cambio de velocidad del móvil con respecto al cambio de tiempo.

Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado:

· El móvil recorre espacios iguales en tiempos diferentes.· La velocidad del móvil aumenta (acelera) o disminuye (desacelera)· La aceleración (a) o desaceleración (-a) es constante en el desplazamiento del móvil.

Velocidad Media: En este movimiento a la velocidad se le denomina (velocidad media) y hace referencia a una velocidad promedio aunque en determinados momentos la velocidad

haya variado. vm = ΔXΔt

Velocidad Instantánea: De otra parte, hablamos de velocidad instantánea cuando nos referimos a un cambio de posición en un instante dado. Para ello, es necesario medir la distancia recorrida por la partícula en una fracción pequeñísima de tiempo, y dividir el espacio observado entre la fracción de tiempo. En los automóviles, la velocidad instantánea la indica la aguja del velocímetro.

Aceleración: Es la variación de la velocidad en la unidad de tiempo. Se considera positiva en

el movimiento acelerado y negativa en el retardado. Su fórmula es: a = Vf−V 0tf−t 0

Si queremos calcular la velocidad final, despejamos Vf= V0+at

Puede probarse que el espacio recorrido con movimiento uniformemente variado es:

X=V 0 t+ 12at 2 (

12es la variación del puntomedio¿

Si al observar que la partícula en un comienzo se encuentra en reposo, la velocidad inicial es nula, v0=0

Las demás fórmulas del movimiento uniformemente variado son:

v=at X=12at 2 v2=2aX

NOTA: EL ANÁLISIS GRÁFICO DEL MOVIMIENTO SE ABORDARÁ A PARTIR DE LA CLASE MAGISTRAL Y POSTERIORMENTE EN LA PRÁCTICA DE LABORATORIO. Caída libre

· Es un movimiento uniforme acelerado vertical, debido a la atracción que la tierra ejerce sobre todo lo existente en ella, sin tener en cuenta el rozamiento producido por el aire. Por ejemplo si dos cuerpos diferentes se dejan caer simultáneamente desde la misma altura gastarán el mismo tiempo en tocar el suelo si no hay presencia del aire.

· Los cuerpos que se encuentran en caída libre (lanzamiento vertical hacia arriba o lanzamiento vertical hacia abajo) se mueven con una aceleración constante llamada gravedad (g). En la tierra la gravedad en promedio vale 9,8 m/sg2

· La aceleración de la gravedad de un sitio varía según:

· A mayor altura sobre el nivel del mar, menor gravedad.

· A mayor proximidad al centro de la tierra, mayor gravedad.


· A mayor masa del planeta mayor gravedad.

· En nuestro curso de física vamos a utilizar el valor de la aceleración de la gravedad en la tierra como una constante igual a 10 m/sg2, para facilitar los cálculos matemáticos.

Trabajo Individual: Responder en el cuaderno las siguientes preguntas:

a) Un auto se desplaza 40 m al norte en 2 segundos y después 70 m en 4 sg al este. Calcular la velocidad en cada intervalo, la velocidad promedio y la rapidez del móvil. Realizar la grafica.

b) Un móvil se desplaza 50 m al este, luego 100 m al norte, posteriormente 70 m al oeste y finalmente 200 m al norte. Calcular grafica y matemáticamente el desplazamiento y la trayectoria del móvil.

c) Un avión vuela bajo las siguientes instrucciones: 10 km al sur, después 50 km al oeste y finalmente 10 km al norte. Calcular grafica y matemáticamente el desplazamiento y la trayectoria del móvil.

d) Describir un ejemplo donde el desplazamiento total de un móvil sea cero, pero su trayectoria no.

e) Un auto se desplaza 40 m al norte en 2 segundos y después 70 m en 4 sg al este. Calcular la velocidad en cada intervalo, la velocidad promedio y la rapidez del móvil. Realizar la grafica.

f) Calcular la aceleración de un móvil que cambia su velocidad de 72 km/h a 108 km/h en 20 sg.

g) Expresar en M/sg una velocidad de 280 Km/Hora.

h) Calcular el espacio recorrido en un cuarto de hora por un móvil cuya velocidad es de 8 cm/seg.

i) ¿Qué velocidad tendrá un móvil al cabo de 30 segundos si su aceleración es de 30m

sg2 y

su velocidad inicial es de 72 kmhora

siendo el movimiento acelerado?

j) En 6 segundos la velocidad de un móvil aumenta a 20 cmsg

a 56cmsg

Calcular la

aceleración y el espacio recorrido.

Trabajo en Grupo: El trabajo en grupo tendrá dos etapas a realizar:

a) Laboratorio: Al respecto, el docente presentará las normas que se deben tener en cuenta en la utilización de este espacio y dará a conocer en el momento adecuado el formato de presentación de los informes cuya valoración corresponde a 20 puntos.

b) Realización de Biblo banco: Se realizará Biblo banco para profundizar los temas que se han trabajado hasta el momento, teniendo como referencia el siguiente texto: RAYMOND A. SERWAY, Física. Sexta Edición. Ed. Pearson.

Conclusión: Un cuerpo se encuentra en movimiento relativo a otro cuando su posición respecto a este segundo cuerpo cambia en el transcurso del tiempo. Por el contrario, un cuerpo se encuentra en reposo relativo a otro, si dicha posición relativa permanece invariable al transcurrir el tiempo.

CAPÍTULO II DE LA GUÍALEYES DE NEWTON (DINÁMICA DE PARTÍCULAS)


I. INTRODUCCIÓN:

Durante el capítulo anterior estudiamos los diferentes fenómenos que intervienen en el movimiento pero, sin analizar aquello que lo causa Durante este capítulo de nuestra clase nos detendremos en el concepto de fuerza. Así, la mecánica clásica describe la relación que hay entre el movimiento de los objetos de uso cotidiano y las fuerzas que actúan sobre ellos. Existen condiciones bajo las cuales la mecánica clásica no se aplica, o se aplica solo en forma limitada. Con mucha frecuencia, estas condiciones se encuentran cuando tratamos ya sea con objetos sumamente pequeños (de un tamaño comparable a un átomo, o incluso menor, de unos o con objetos que se mueven a una rapidez cercana a la de la luz ( .

II. ¿QUÉ CONOZCO DEL TEMA?

Responde en tu cuaderno:

1. ¿Qué factores físicos intervienen en el lanzamiento de un cohete?2. ¿Podemos afirmar que la fuerza es una magnitud vectorial? ¿Por qué?3. En las siguientes gráficas qué fuerzas logras identificar:

FIGURAS No. 1: Prof. Oscar Suárez

FIGURAS No. 2: Prof. Oscar Suárez

4. Consulta y escribe una breve biografía de Isaac Newton.5. En las siguientes gráficas identifica las diferentes magnitudes vectoriales:

III. MARCO TEÓRICO

Realizar un análisis del marco teórico y presentarlo a manera de resumen en el cuaderno:

La fuerza es una magnitud vectorial que puede producir cambios en la velocidad, dirección y aceleración de un móvil. Para comprender, analizar y aplicar el concepto de fuerza estudiaremos a continuación las tres leyes de Newton.

Leyes de newton:En 1665, a la edad de 23 años, Isaac Newton obtuvo sus célebres leyes del movimiento. Estas leyes reemplazaron las ideas aristotélicas que habían dominado el pensamiento de los científicos durante casi 2000 años. Estas leyes fueron descritas de la siguiente forma:


Todo objeto persiste en su estado de reposo, o de movimiento en línea recta con rapidez constante, a menos que se le apliquen fuerzas que lo obliguen a cambiar dicho estado.

PRIMERA LEY DE NEWTON: Ley de la inerciaInercia es una propiedad de la materia, que la hace resistir a los cambios de su estado de movimiento o de reposo. Un cuerpo mantiene su estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta si sobre el no actúa alguna fuerza externa. (Todo cuerpo o materia posee masa e inercia).

Dicho simplemente, las cosas tienden a seguir haciendo lo que ya estaban haciendo. A diario, al usar un vehículo de transporte sentimos el efecto de la inercia. Supongamos que viajamos en el bus y este se encuentra detenido esperando el cambio de señal en el semáforo. Si el bus se acelera bruscamente hacia delante, sentimos la sensación que somos empujados hacia la parte posterior del bus. Cuando el bus se estabiliza y viaja con velocidad constante, no sentimos ningún tipo de fuerza; pero si el bus se detiene de repente, sentimos como si una fuerza nos empujara hacia delante.

SEGUNDA LEY DE NEWTON: Ley del Movimiento (Fuerza)La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que actúa sobre él, e inversamente proporcional a la masa del mismo.

Lo que significa que:

También, podemos decir que la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa.

TERCERA LEY DE NEWTON: Acción y Reacción

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Ejemplo: Dicho simplemente, las cosas tienden a seguir haciendo lo que ya estaban haciendo. A diario, al usar un vehículo de transporte sentimos el efecto de la inercia. Supongamos que viajamos en el automóvil y este se encuentra detenido esperando el cambio de señal en el semáforo. Si el carro se acelera bruscamente hacia delante, sentimos la sensación que somos empujados hacia la parte posterior del auto. Cuando el carro se estabiliza y viaja con velocidad constante, no sentimos ningún tipo de fuerza; pero si el auto se detiene de repente, sentimos como si una fuerza nos empujara hacia delante.

De manera explícita:

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CLASES DE FUERZA: A continuación analizaremos algunas clases de fuerzas físicas que se encuentran en la naturaleza y en nuestro cotidiano vivir.

1. Fuerza Normal: La fuerza normal o simplemente normal es la fuerza ejercida por una superficie sobre un cuerpo que se encuentra apoyado en ella. Se representa por medio de un vector dirigido perpendicularmente a la superficie de contacto y saliendo de ella. Se denota por la letra N. Esta fuerza es consecuencia de la tercera ley de Newton.

LA FÓRMULA DE LA FUERZA NORMAL ES: EJEMPLO.

2. Peso de un cuerpo: El peso es el producto de la masa gravitacional del cuerpo por la aceleración de la gravedad. La masa gravitacional de un cuerpo es la cantidad de materia que contiene un cuerpo.

En la mayoría de los casos, se confunde la masa con el peso. La cantidad de materia de una roca dada es igual, ya sea que la roca esté en la tierra, en la luna o en el espacio exterior. Por lo tanto su masa es la misma en cualquiera de estos lugares. Pero el peso de la roca es muy distinto en la tierra y en la luna, y aún más en el espacio exterior si la roca se encuentra lejos de cualquier fuente de gravitación. En la superficie de la luna el peso de la roca es de sólo una sexta parte de su peso en la tierra. Esto se debe a que a que la fuerza gravitacional en la luna es seis veces menor que en la tierra. Si la roca se encontrase en una región del espacio en la que no actuara la gravedad, su peso sería cero. Pero en cualquier caso la masa es la misma.El peso se dibuja como un vector dirigido verticalmente hacia abajo:

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Si un cuerpo A ejerce una fuerza (acción) sobre un cuerpo B; entonces simultáneamente el cuerpo B ejerce una fuerza (reacción) de igual magnitud pero de sentido contrario sobre el cuerpo A. (sin tener en cuenta el rozamiento) Ejemplo Un cohete quema combustible hacia abajo con una fuerza de acción y este haciende con una fuerza de reacción. Si remamos una canoa hacia atrás con una fuerza de acción, esta reacciona hacia delante.

EXAMEN RÁPIDO:Verdadero o falso: a) Es posible tener movimiento en ausencia de una fuerza. b) Si un objeto se mueve, sobre él no actúa una fuerza externa.Verdadero o falso: a) Si una sola fuerza actúa sobre un objeto, éste acelera. b) Si un objeto experimenta una aceleración, sobre él actúa una fuerza. c) Si un objeto no experimenta una aceleración, sobre él no actúa una fuerza externa.

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3. Fuerza de rozamiento o fricción: Es la fuerza que se opone al movimiento, y depende de las imperfecciones de las superficies que se encuentran en contacto. Es proporcional a la Normal. Se dibuja como un vector que se opone al movimiento o a la tendencia del movimiento.

RESOLVER LOS SIGUIENTES EJERCICIOS:

1. Un artista quiere construir un móvil de pájaros y abejas. Si la masa de la abeja de la izquierda es de 0.10 kg y cada hilo vertical tiene una longitud de 30 cm, ¿Qué masa tendrán la otra abeja y los pájaros? (Ignore las masas de las barras y de los hilos)

m2=70.20kg m3=0.50kgm4=0.40kg

2. Parado en una tabla larga que descansa sobre un andamio, un hombre de 70 kg pinta un muro. Si la masa de la tabla es de 15 kg, ¿qué tan cerca de un extremo puede pararse el pintor sin que la tabla se incline?

1.2mdel ladoizquierdo de latabla

3. Al realizar una terapia física para una rodilla lesionada, una persona levanta una bota de 5.0 kg. Calcule el momento de fuerza que ejerce la bota para cada posición mostrada.θ=0 °⇒ τ=0 , θ=30°⇒ τ=9.80 m. N θ=60 °⇒ τ=17.0m .N θ=90 °⇒ τ=19.6m .N

4. Una viga homogénea de 100 N está soportada por dos cables como muestra la figura. Una persona de 80 N se encuentra a la cuarta parte de la longitud a partir de O. ¿Cuáles son las tensiones de los cables? T 1=70N ,T 2=110N

5. Encuentre la tensión en cada cable que sostiene a la persona de 600 N. T 1=796N ,T 2=997N

6. Dos personas tiran de un bote que está en el agua, como lo muestra la figura, cada una ejerce una fuerza de 600N dirigida a un ángulo de 30º con respecto al movimiento del bote hacia delante. Si el bote avanza con velocidad constante, encuentre la fuerza de arrastre F ejercida por el agua sobre el bote. F=1.04 x103N

TRABAJO INDIVIDUAL: Cada estudiante realizará un informe de laboratorio, teniendo en cuenta los respectivos pasos del método científico explicados por el docente durante la práctica del mismo.

TRABAJO EN GRUPO: En grupo de tres personas diseñar un cohete hidráulico, teniendo en cuenta las indicaciones del docente. Así mismo, se deberá exponer al grupo el mencionado fenómeno físico.

APLICACIÓN PROYECCIÓN: Crear una situación problemática de la cotidianidad donde se aplique un tema relacionado con la guía.


CONCLUSIÓN: Cualquier objeto permanece en movimiento con velocidad constante si sobre él no actúa una fuerza externa. Así mismo, si una fuerza externa actúa sobre un objeto, éste acelera en respuesta a dicha fuerza. La aceleración se puede determinar si se conocen la fuerza neta que actúa sobre el objeto y la masa del objeto. Por último, no existe una sola fuerza aislada, siempre surgen fuerzas en pares por la interacción de dos entidades, cada una empujando o jalando a la otra con fuerzas de igual magnitud y dirección opuesta.

SOCIALIZACIÓN: Se realiza socialización del trabajo grupal mediante práctica en el laboratorio.

Esta práctica de laboratorio se realizará teniendo en cuenta cada uno de los pasos del método científico que se ha tenido en cuenta en los laboratorios anteriores. Claro está, dicha práctica estará asesorada por el docente y hace parte fundamental de la enseñanza de la física.

Así mismo, cada grupo de trabajo (previamente establecido) llevará algunos materiales reciclajes necesarios para la clase.

DESEMPEÑOS: Da respuestas básicas a problemas físicos de la naturaleza a partir de sus pre saberes y comprende las diferentes propiedades físicas de las leyes de Newton.

EVALUACIÓN: Se evaluará a través del desarrollo de la presente guía y las prácticas en el laboratorio.

BIBLIOGRAFÍA:

RAYMOND A. SERWAY, Física. Sexta Edición. Ed. THOMSONApuntes del profesor Oscar Suárez


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