guia fisica 11º

INSTITUCION EDUCATIVA PEDRO CASTELLANOSÁrea: Ciencias naturales ASIGNATURA: FISICA GRADO 11º

Docente: Adalberto Paternina AÑO 2012

Guía # 1: MOVIMIENTOS PERIODICOS

Alumnos:Fechas:Competencia: Identifica los principales elementos de los movimientos periódicos

Analice los siguientes movimientos:

1. El movimiento de las manecillas de un reloj de un reloj2. El de una piedra colgada en una pita3. El de una masa colgada de un resorte

Que se suelta¿QUE TIENEN EN COMUN?

Un movimiento se dice que es periódico si se Repite con las Mismas Características a Intervalos iguales de tiempo. Ejemplos:Las manecillas del reloj, un péndulo, un resorte al ser estirado y soltarlo

En todo movimiento periódico se observan las siguientes Elementos:

1. Oscilación sencilla: Es el desplazamiento que se da de la Posición de Equilibrio hasta su máxima apertura de B a C

2. Oscilación completa: Es la bolita va de a hasta C y de C hasta A3. Periodo: Es el tiempo empleado para dar una oscilación completa, cuando se dan varias vueltas se

busca utilizando la formula P= t/n4. Frecuencia: Es el numero de vueltas en la unidad de tiempo y se busca por: F= n/t5. Elongación: Es la distancia entre cualquier posición el cuerpo y la posición de equilibrio6. Amplitud( A): es la máxima elongación

Ejemplos:a. Una partícula realiza 180 vueltas en un minuto cual es la frecuencia y cuál es el periodo de su

movimiento?Solución:Datos:N= 180 vueltas P= t/n → P = 60seg/ 180 v = o,3 segT= 1m = 60 segP= ? F=? F= n/t → F= 180v /60seg = 3 v/seg

b. Cuanto tiempo tarda una partícula, con mov periódico, en dar 600 vueltas si su periodo es de 0,5 segSolución: Datos Sabemos que P=t/n despejando t= P.n remplazando t=( 0,5seg).(600v)= 300 segN= 600 vP= 0,5 seg t= ?

RESUELVE LOS SIGUIENTES EJERCICIOS

Resuelva los siguientes ejercicios en grupo máximo de 3 alumnos y en clase pida asesoría del docente si es necesario

1. ¿Cuál es el período y la frecuencia de: a) Cada una de las manecillas del reloj. b) El movimiento de traslación y rotación de la tierra. c) El movimiento de la luna alrededor de la tierra.

2. Un cuerpo realiza 240 vueltas en 2 minutos. Hallar el periodo y la frecuencia3. Una hélice realiza 2700 revoluciones cada minuto y medio. Hallar el período y la frecuencia de la hélice.

¿Cuántas vueltas da la hélice en 4 minutos y medio?4. La frecuencia de un movimiento vibratorio es de 5V/seg. y el período de otro movimiento vibratorio es 0,5

seg. Calcular la diferencia de frecuencia y la diferencia de período entre los dos movimientos.5. Una cuerda realiza 1500 ciclos de vibraciones en 3 seg. Otra cuerda realiza 3500 ciclos en 5 seg. Calcular

cuantas vibraciones dará una más que la otra en 5/4 minutos.6. Una partícula realiza 27 x 102 oscilaciones cada 90 seg ¿calcular el número de oscilaciones que daría en 4,5

minuto7. Guía # 2: MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE



Alumnos:

Competencia: Identifica las características del movimiento armónico simple

¿Qué diferencia existe entre el movimiento de las manecillas de un reloj y el movimiento de un resorte al soltarse?Obsérvese el movimiento de un resorte Que se estira, teniendo atado en un extremo una masa y se suelta observamos que tiende hacia su punto origen o equilibrio, pasando por él y comprimiéndose hasta ciertos puntos pero por la acción de la masa y de una fuerza recuperadora tiende nuevamente hacia el punto origen y pasa por él y así en forma sucesiva.Todos esos movimientos periódicos donde actúa una fuerza recuperadora decimos que son movimientos armónicos simples La fuerza recuperadora que actúa en un MAS se calcula usando F= - K. x donde K es la constante de elasticidad X es la longitud del resorte en reposo

Si observamos la masa que cuelga del resorte se mueve de arriba abajo y de abajo arriba teniendo en cuenta que es más rápido cuando pasa por el centro y en los extremos parece detenerse

Estos movimientos se llaman armónicos simples. Porque se pueden expresar mediante funciones armónicas, como son el seno y el coseno, de una sola variable

Para deducir las ecuaciones del M.Á.S utilizamos un modelo geométrico que consiste en proyectar en uno de los ejes el movimiento que sigue una partícula que posee un movimiento circular uniforme y de ellas podemos deducir Las siguientes ecuaciones:

Ecuación de la elongación: X = A. Cos (W.t) pero θ=W .t luego X= A. Cos θEcuación de la velocidad: V= – W.A.sen (w. t) pero θ=W .t luego V= -- W.A. sen θEcuación de la aceleración: ax= --w2.A.Cos (W.t) pero θ=W .t luego ax= --w2.A.Cosθ

Ejemplos:

Un cuerpo que oscila con M.A.S de 10 cm de amplitud; posee un periodo de 2 seg ¿Calcular la elongación, la velocidad y la aceleración Cuando han transcurrido 0,33 del periodo

Solución

Datos

A=10 cm X = A. Cos (W.t) remplazando X= 10 cm cos (360º2 seg

. 0.33) Luego X= 10 cm cos 60º

P= 2 seg X= 10cm. Cos 60º = 5 cm porque se sabe que W=θp

entonces W=2πp

o

W=360º/p

T= 0,33seg V= – W.A.sen (w. t) entonces V= -- 2π2 seg

. 10 cm. Sen (360º2

.0,33) = 31. 4cm/seg sen 60º

X=? V= 27,2 cm/segV=? ax= --w2.A.Cosθ= --(2π /2 seg)2.10 cm cos 60º = 9,86 . 10cm/seg2. Cos 60º = 49.34 cm/seg2

A= Nota: La velocidad es máxima cuando sen(W .t) =± 1 y la aceleración es máxima cuando cos( w. t)= ± 1 O sea V max = -w .A y a max = -w2. A

1. Un cuerpo que oscila con M.A.S de 10 cm. de amplitud; posee un periodo de dos segundos.Calcular la elongación de velocidad y aceleración cuando han trascurrido-

a 1, 3 s b 1,7 s c 0,8 s , d 1,3 s ,e 2,6 s f 0,6 s

2. Calcular la velocidad y aceleración máxima de un cuerpo que posee M.A.S de 8 cm. de amplitud y 4 s de periodo.3. Una partícula oscila con M.A.S de 20 cm de amplitud y 1,8 de periodo, calcula la elongación, velocidad y aceleración cuando han trascurrido un tercio de periodo.4. Calcula la velocidad y aceleración máxima de una partícula que posee M.A.S de 50 cm. de amplitud y 6s de periodo.Guía # 3: GRAFICAS DEL MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE



Alumnos

Competencia: Representa gráficamente la elongación, velocidad y aceleración del M.A.S

1. Metodología: Hacer grupo de 3 personas, y usando reglas, curvígrafos, hojas milimetradas, calculadora científica se debe:

a. Llenar los cuadros siguientes b. Construir en las hojas milimetradas planos cartesianos colocando θ en el eje de las x y a X(Cm) en el

eje de las Yc. En los planos Ubicar cada uno de los puntos de los cuadrosd. Usar curvígrafos o hoja de coco y trazar las curvase. Hacer los respectivos análisis en cada grafica

2. GRAFICA DE LA ELONGACION

a. Usando las formulas de la elongación: X= A. Cos θ llene el siguiente cuadro

θ(grados ) 0º 30º 60º 90º 120º 150º 180º 210º 240º 270º 300º 330º 360ºX(cm)

b. Represente los valores anteriores, en un plano cartesiano en una grafica x(cm) contra θ(grados) y trácela (use hojas milimetradas)

c. Observando la grafica diga donde son los máximos y los mínimos y de donde a donde son crecientes o decrecientes

3. GRAFICA DE LA VELOCIDAD

a. Usando las formulas de la velocidad V= -- W.A. sen θ llene el siguiente cuadro

θ(grados ) 0º 30º 60º 90º 120º 150º 180º 210º 240º 270º 300º 330º 360ºV(cm/seg)

b. Represente los valores anteriores, en un plano cartesiano en una grafica V(cm/seg) contra θ(grados) y trácela

c. Observando la grafica diga donde son los máximos y los mínimos y de donde a donde son crecientes o decrecientes

4. GRAFICA DE LA ACELERACION

a. Usando las formulas de la aceleración: ax= --w2.A.Cosθ llene el siguiente cuadro

θ(grados ) 0º 30º 60º 90º 120º 150º 180º 210º 240º 270º 300º 330º 360ºa(cm/seg2)

b. Represente los valores anteriores, en un plano cartesiano en una grafica a(cm/seg2) contra θ(grados) y trácela

c. Observando la grafica diga donde son los máximos y los mínimos y de donde a donde son d. crecientes o decrecientes

SuerteGuía # 4 ENERGIA EN EL M.A.S

Alumnos:

x = -A x = Ax = 0

y

E = 1 /2 ·k ·(A -x )c

2 2

E = 1 /2 ·k ·xp

2

E =

1/2·k·A

m2

Figura 9: Variación de la energía con la elongación



Competencia: Aplica las leyes de conservación de la energía al M.A.S

Si observamos el movimiento de un resorte al que le colgamos una masa y soltamos después de estirarlo una distancia X de su posición de equilibrio notaremos que en el punto d equilibrio la velocidad es máxima y en los extremos la velocidad tiende a cero también notamos que cuando la masa arranca del extremo empieza a ganar velocidad y después que pasa por el punto de equilibrio empieza a perder velocidad.

Sabemos: -Que la energía cinética Ec= m. v2 lo que implica que la energía cinética depende de la velocidad -Que la energía potencial Ep= m.g.h lo que implica que la energía potencial depende de la altura

De acuerdo a lo anterior cuando el cuerpo parte del extremo empieza a ganar velocidad lo que implica que empieza a ganar energía cinética y perder energía potencial porque pierde elongación cuando llega al punto de equilibrio la velocidad es máxima lo que implica que la energía cinética es máxima y la energía potencial es cero porque la elongación es cero pero a medida que se aleja del punto de equilibrio empieza a perder velocidad o sea pierde energía cinética y empieza a ganar energía potencial porque empieza a ganar elongación y cuando llega al extremo la velocidad se hace cero y la elongación máxima lo que implica que la energía cinética es cero y la energía potencial es máxima

De acuerdo con la ley de la conservación de la energía mecánica la energía no se crea ni se destruye sino que se conserva y en el M.A.S podemos notar a medida que el cuerpo pierde energía cinética gana energía potencial y viceversa lo que implica que en el M.A.S se cumple la ley de conservación de la energía.

La Energía mecánica es la suma de la energía cinética + la energía potencial o sea que: Em.= Ec + Ep

Como el trabajo depende de la elongación del resorte y inicialmente el resorte se deforma una longitud igual a la amplitud entonces podemos decir que la energía mecánica Em= (K. A2)/2 en donde la energía potencial en una elongación es Ep=( K.x2)/2 y la energía cinética Ec= m. v2

Péndulos Simple

Un péndulo Es una masa suspendida de un hilo que suponemos de masa despreciable que oscila en forma periódica en donde al separar el péndulo de su punto de equilibrio adquiere energía potencial en este caso gravitacional y al dejarlo libre vemos como va perdiendo energía potencial y va ganando energía cinética en donde al pasar por el punto de equilibrio la energía cinética es máxima y la energía potencial es cero pero al empezar a subir empieza el sistema a perder energía cinética pero gana energía potencial y así en forma sucesiva teniendo en cuenta que en los extremos la energía potencial es máxima.

Guía # 5: Leyes del péndulo

Alumnos:

Competencias: Identifica las leyes del péndulo



Materiales a utilizar:

a. hilo b. masa pequeñac. Cronometro

Actividad # 1

a. Tome la misma masa con hilos y construya 2 péndulos de diferentes longitudes y hágalos oscilar con un Angulo no superior a 30º observe cuantas oscilaciones da en 15 seg

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