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• Melru Saldchi

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CORPORACIÓN EDUCATIVA

Formando líderes, con una auténtica educación integral

School´s

Primero de Secundaria

Física

Somos un grupo de educadores que busca contribuir en la solución de

Presentación Didáctico

uno de los mayores problemas de nuestro país, la educación, brindando una enseñanza de alta calidad. En ese sentido es pertinente definir públicamente la calidad asociándola a las distintas dimensiones de la formación de las personas: desarrollo cognitivo, emocional, social, creativo, etc.

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Nuestra I.E. propone una perspectiva integral y moderna, ofreciendo estudiantes, una formación y valores; buscando el desarrollo integral de nuestros impulsando susprincipios capacidades parabuscando el éxito el endesarrollo la vida profesional. personalizada basada en y valores; integral de nuestros

estudiantes, impulsando sus capacidades para el éxito en la vida profesional. Es por esta razón que nuestro trabajo para este año 2014 se da

Estambién por esta razón que nuestro trabajo para este año 2013 sede da Guías tambienDidácticas con el trabajo de con el esfuerzo de los docentes a través que los docentes a través de que permitirán un mejor nivel académico y lograr permitirán unGuías mejorDidácticas nivel académico y lograr alcanzar la práctica que lo que que el alumno(a) requiere, requiere, porque nuestra metameta es: que es: alcanzar es la práctica es lo que el alumno(a) porque nuestra

“Formar líderes con una auténtica

“Formar líderesintegral” con una auténtica educación educación integral”

Capítulo 1.

La Física y los Fenómenos Físicos ..................................

9

Capítulo 2.

La Materia y Sus Propiedades .........................................

16

Capítulo 3.

Fases de Una Sustancia .....................................................

23

Capítulo 4.

Magnitudes Físicas y Medición ........................................

30

Capítulo 5.

Sistema Internacional de Unidades ................................

37

Capítulo 6.

Cinemática .........................................................................

43

Capítulo 7.

Velocidad ...........................................................................

50

Capítulo 8.

Movimiento Rectilíneo Uniforme ...................................

57

Capítulo 9.

Aceleración ........................................................................

63

Capítulo 10.

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado .........

68

Capítulo 11.

La Gravedad .......................................................................

75

Capítulo 12.

Movimiento Vertical de Caída Libre (MVCL) ..............

82

Capítulo 13.

Resistencia del Aire ............................................................

89

Capítulo 14.

Movimiento Parabólico de Caída Libre (MPCL) .........

97

Capítulo 15.

Movimiento Circunferencial Uniforme (MCU) ............ 103

Capítulo 16.

Fuerza ................................................................................ 109

Física - 1ro Sec.

Capítulo

La Física y Los Fenómenos Físicos

1

OBJETIVOS: En este capítulo aprenderás acerca de: a La Física. a Los fenómenos Físicos y Químicos. a Las ramas de la Física. a Resolver diversas actividades, problemas y además construir opiniones.

La Naturaleza nos brinda la oportunidad de entenderla y describirla y todo gracias a esta ciencia natural, la Física. Comprobamos así, lo maravilloso de este planeta y el universo. El hombre, es el único ser racional capaz de descifrar los códigos ocultos de este complejo sistema de «vida».

Formando líderes con una auténtica educación integral

9

Física - 1ro Sec. INTRODUCCIÓN La Física es una de las ciencias más antiguas de la humanidad; su nombre proviene de la palabra griega ‘‘physis’’ que significa naturaleza. La Física se esfuerza siempre por presentar una imagen clara del mundo que nos rodea, es la ciencia que estudia la materia y sus transformaciones. La Física está presente de algún modo en todos los fenómenos que podemos ver o imaginar, esta ciencia ocupa un lugar preferencial en la vida, pues busca conclusiones sobre los fenómenos que ocurren en la naturaleza.

2. Si calentamos una bola de hierro se dilata, pero sigue siendo de hierro, sólo ha aumentado su volumen.

Una de las creaciones más importantes de la mente humana es la Física; esta ciencia nos representa todo el esfuerzo del hombre comprender, interpretar, predecir y aprovechar el comportamiento de la naturaleza a fin de resolver los problemas que se presenten. Nuestro pensamiento nos lleva hacia nuevos conocimientos para conocer lo desconocido y comprender el orden del Universo. Los conceptos de la Física se utilizan para conocer y comprender mejor el mundo circundante.



Además, podemos enfriarla hasta su temperatura inicial, haciendo que recupere su volumen original.



Entonces, la dilatación térmica del hierro es un fenómeno ........................................................................

CONCEPTO La Física es la ciencia natural y experimental que estudia los fenómenos físicos que ocurren en la naturaleza.

3. Un trozo de hielo (agua en estado sólido) se derrite cuando elevamos su temperatura, obteniéndose agua en estado líquido, sólo cambia su estado físico.

FENÓMENO FÍSICO Y QUÍMICO Son ejemplos de fenómeno físico: 1. Cuando un clavo de acero se dobla, sigue siendo de acero, sólo ha cambiado su forma.



Además, podemos recuperar su forma original.



Entonces, el doblar un clavo es un fenómeno .............. ............................................

10



Además, podemos enfriarla hasta su temperatura inicial (0ºC) para obtener otra vez hielo, volviendo a su estado inicial.



Entonces, la fusión del hielo es un fenómeno .............. ......................................

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec. * En conclusión: ¿Qué es un fenómeno físico?

_________________________________________



_________________________________________



_________________________________________



_________________________________________



_________________________________________



_________________________________________

Es ejemplo de fenómeno químico:  Cuando quemamos papel se desprende humo y queda ceniza.

Es irreversible



_________________________________________



_________________________________________



Además, si juntamos el humo con la ceniza es imposible obtener nuevamente papel.



Entonces, la combustión del papel es un fenómeno .... ............................................................

* En conclusión:

¿Qué es un fenómeno químico?



___________________________________________________________________________________________



___________________________________________________________________________________________



___________________________________________________________________________________________



___________________________________________________________________________________________

Formando líderes con una auténtica educación integral

11

Física - 1ro Sec.

Resolviendo en clase Test Indicar la veracidad (V) o falsedad (F) de cada una de las siguientes proposiciones en el casillero correspondiente. Ten en cuenta que si la proposición es falsa deberás sustentar tu respuesta.



N°

PROPOSICIÓN

1

Se llama fenómeno a todo cambio o transformación que sufre la materia.

2

La Física estudia los fenómenos químicos F que experimenta la materia.

3 4

Arquímedes dio el nombre de ‘‘Physis’’ a esta ciencia.

5

Un fenómeno físico puede ser reversible mediante otro fenómeno físico.

6

La propagación del sonido es un fenómeno químico.

7

La combustión del papel es un fenómeno físico.

8

Mediante un fenómeno físico se genera una nueva sustancia.

9

Mediante un fenómeno químico la sustancia cambia su apariencia física.

10

Mediante un fenómeno químico la sustancia cambia su naturaleza.

11

El movimiento de la Tierra alrededor del Sol es un fenómeno físico.

12

12

SUSTENTACIÓN

V

Porque la Física estudia los fenómenos físicos.

El nombre de Física proviene del término griego ‘‘physis’’ que significa ‘‘movimiento’’.

La ebullición del agua es un fenómeno físico.

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec. Indicar si cada uno de los fenómenos es físico (F) o químico (Q)

1. Oxidación de un metal .....................................................

( )

2. Fusión de hielo ................................................................. ( ) 3. Dilatación térmica de un cuerpo .....................................

( )

4. Propagación del sonido .....................................................

( )

5. Cambio de velocidad de un cuerpo ..................................

( )

6. Caída libre de un cuerpo ..................................................

( )

7. Combustión de madera ....................................................

( )

8. Fermentación de la fruta .................................................

( )

9. Romper un florero ...........................................................

( )

10. Agriado de la leche ..........................................................

( )

Completa correctamente los espacios en blanco 1. La Física es una____________ que estudia los ______________ físicos que ocurren en la _______________. 2. La palabra ‘‘Física’’ proviene del vocablo griego _______________, que quiere decir ___________________. 3. A todo cambio o transformación que sufre la __________ se le llama fenómeno. 4. Es un fenómeno ________________ aquel en el que la sustancia no cambia su ___________________.

Es un fenómeno _________________ aquel en el que la sustancia si cambia su __________________.

5. En todo fenómeno _____________________ se genera una nueva sustancia.

En todo fenómeno ____________________ no se genera una nueva sustancia.

6. La _______________________ es la rama de la Física que estudia los fenómenos de la luz. 7. La ______________________ es la rama de la Física que estudia las ondas sonoras y sus propiedades. 8. La _______________________ es la rama de la Física que estudia el movimiento de los cuerpos. 9. La electricidad es la rama de la Física que estudia _______________________________________________. 10. La Física nuclear es la rama de la Física que estudia ______________________________________________.

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13

Física - 1ro Sec.

Para Reforzar 1. Es un proceso que se caracteriza por ser reversible, además la sustancia no sufre cambios en su estructura interna.

6. Cuando se enciende un papel, ocurre un fenómeno:

a) Fenómeno Físico b) Fenómeno Químico c) Fenómeno Biológico d) Fenómeno Eléctrico e) Método Científico

a) Físico b) Geológico c) Químico d) Ecológico e) Biológico

2. La ebullición del agua es un fenómeno:

7. Cuando un imán atrae a un clavo, ocurre un fenómeno:





a) Físico b) Químico c) Biológico d) Ecológico e) Geológico

a) Físico b) Geológico c) Químico d) Ecológico e) Biológico

3. Indicar cual no es un fenómeno químico: I. Oxidación de un metal. II. Coagulación de la sangre. III. Solidificación del agua. a) Sólo I b) Sólo II c) Sólo III d) I y II e) I, II y III

8. La caída de un cuerpo es un fenómeno:

4. El encendido de un foco es un fenómeno:

9. La oxidación de un clavo es un fenómeno:







a) Físico b) Geológico c) Químico d) Ecológico e) Biológico

5. Cuando un espejo se empaña, ocurre un fenómeno:

14

a) Físico b) Geológico c) Químico d) Ecológico e) Biológico

a) Físico b) Geológico c) Químico d) Ecológico e) Biológico

a) Físico b) Geológico c) Químico d) Ecológico e) Biológico

10. Mediante un fenómeno físico: a) Se genera una nueva sustancia. b) No se genera una nueva sustancia. c) La sustancia cambia a su estructura interna. d) Cambian las propiedades químicas de la sustancia. e) Cambia la naturaleza de la sustancia.

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec. CRUCIFÍSICA

6

Horizontal

Vertical

1. Es llamado padre de la Física.

1. En un fenómeno físico la materia cambia su .................. física.

2. Fenómeno .................. es aquel mediante el cual la sustancia no cambia su naturaleza.

3. La Física es una ciencia natural y .......................

4. Fenómeno ..................... es aquel mediante el cual se genera una nueva sustancia.

5. Es todo cambio o transformación que sufre la materia.

7. Los fenómenos físicos y químicos son transformaciones que sufre la .............................

6. En un fenómeno químico la sustancia cambia su estructura ......................

8. El nombre de ‘‘physis’’ significa ...........................

9. Es la ciencia que estudia los fenómenos físicos.

11. Si un fenómeno es .............................. entonces será un fenómeno físico.

10. En un fenómeno físico no se genera una nueva .........................



Formando líderes con una auténtica educación integral

15

Física - 1ro Sec.

Capítulo

La Materia y Sus Propiedades

2

OBJETIVOS: En este capítulo aprenderás acerca de: a La materia. a La diferencia entre cuerpo y sustancia. a Formas en que se manifiesta la Materia. a Propiedades de la Materia Condensada: Generales y Particulares. a Resolver diversas actividades, problemas y además construir opiniones.

Cualquier cosa en cualquier parte del universo, desde la estrella más lejana hasta la más pequeña partícula de polvo, está compuesta de materia en alguna de sus increíbles variedades. 16

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec. CONCEPTO Podemos decir que la materia es todo aquello que constituye el universo, se encuentra en constante movimiento y transformación mediante fenómenos físicos y químicos, principalmente; además, su existencia es independiente del hombre y de sus sentidos.

CUERPO Y SUSTANCIA

1. Forma Condensada (materia condensada, según Albert Einstein), sustancia o cuerpo material, posee dos características imprescindibles: masa y volumen (o extensión). Algunos ejemplos son:  Cuerpos gigantes, del espacio sideral (Tierra, Luna, Marte, las estrellas, etc).  Agua, sal de mesa, azúcar, alcohol, etc.  Tiza, aire, cuaderno, lapicero, borrador, etc.

Todo aquello que ocupa un lugar en el espacio es, entonces, materia. Un cuerpo no es más que una porción de materia y a la clase particular de materia que conforma cada cuerpo se le denomina sustancia. Por ejemplo, una mesa es un cuerpo. A su vez, el cuerpo ‘‘mesa’’ puede estar hecho de madera, de hierro o de plástico, éstas son sustancias.

CUERPO

SUSTANCIA 2. Forma Dispersada (materia dispersada, según Albert Einstein) o simplemente energía. Algunos ejemplos son:

MADERA



 Luz, calor, ondas de radio y TV, rayos X, etc.

VIDRIO PROPIEDADES DE LA MATERIA CONDENSADA FORMAS EN QUE SE MANIFIESTA LA MATERIA Materia es todo aquello que está a nuestro alrededor. Todo lo que forma parte del universo es materia, la cual se manifiesta como cuerpo físico o sustancia material y como energía. La materia es muy compleja en su composición y propiedades; en busca de una explicación coherente y lógica de su composición y propiedades, es necesario clasificar los diferentes tipos de materia.

1. Propiedades Generales

Son aquellas propiedades que posee todo cuerpo o sustancia.



Masa: La masa representa la cantidad de materia que posee un cuerpo (y se mide en unidades como kilogramo, gramo, libra, tonelada, etc.). Por lo tanto, la masa de un cuerpo es una propiedad constante de la materia, es decir, no varía, esté donde esté el cuerpo.

¿La materia es sólo aquello que posee masa y volumen? Definitivamente no, la energía también es una forma de materia, es materia dispersada, como lo sostenía Albert Einstein. En conclusión, para el estudio de la materia, debemos tener en cuenta las formas en que ésta se presenta.

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50kg 50kg

LUNA

TIERRA

17

Física - 1ro Sec.

Peso: El peso de un cuerpo es la fuerza con que su masa es atraída por la Tierra o por cualquier otro cuerpo celeste, como consecuencia de la atracción gravitatoria.



Divisibilidad: Propiedad por la cual todos los cuerpos pueden ser disgregados en partículas tan pequeñas como se desee, sin perder las propiedades que la constituyen.

2. Propiedades Particulares

¿Por qué pesa diferente?

Volumen: El volumen es el espacio que ocupa un cuerpo. Es lógico relacionar al volumen con su tamaño, ya que mientras mayor sea su tamaño más espacio ocupará, es decir, mayor será su volumen.



Densidad: La densidad de un cuerpo es la relación entre su masa y su volumen, es el cociente que se obtiene al dividir la masa de un cuerpo entre el volumen que éste ocupa.



Porosidad: Propiedad por la cual una sustancia presenta pequeños espacios entre sus moléculas, a los que se les denomina poros.



Inercia: Propiedad por la cual un cuerpo ofrece resistencia al cambiar su estado de reposo o movimiento. Se dice que la masa de un cuerpo es una medida de su inercia, porque mientras mayor sea la masa del cuerpo, más difícil será iniciar su movimiento o ponerlo en reposo.



Son aquellas propiedades que sólo poseen algunos cuerpos. Algunas de estas propiedades son:



Elasticidad: Propiedad por la cual algunos materiales permiten ser estirados.



Dureza: Propiedad por la cual algunos cuerpos ofrecen resistencia a ser rayados.



Ductibilidad: Propiedad por la cual algunos metales permiten ser convertidos en hilos.



Maleabilidad: Propiedad por la cual algunos metales, al golpearlos fuertemente se aplastan hasta convertirse en láminas.





¿Por qué el muchacho sale arrojado hacia delante?



Fragilidad: Propiedad por la cual algunos cuerpos se rompen con facilidad.

Impenetrabilidad: Propiedad por la cual dos cuerpos no pueden ocupar el mismo espacio simultáneamente.



Tenacidad: Propiedad por la cual algunos cuerpos ofrecen resistencia a ser quebrados. La tenacidad es la propiedad opuesta a la fragilidad.

¿Por qué el aceite no cae en la botella? 18



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Física - 1ro Sec.

Resolviendo en clase Relacionar correctamente Relacionar correctamente cada alternativa de la columna de la izquierda con su respectivo significado de la columna de la derecha.

a

b

ALTERNATIVA Energía

e

Ductibilidad





SIGNIFICADO

Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio.

Es una porción de materia.

c Fragilidad

Es la clase particular de materia que constituye un cuerpo.

d Tenacidad

Son características de la materia en forma condensada.

e

Manifestación de la materia en forma dispersada.

Materia

f Dureza

Propiedad de la materia por la cual un cuerpo se opone a iniciar su movimiento o detenerse.

g

Es una medida de la inercia de un cuerpo.

Inercia

h Cuerpo

Propiedad por la cual algunos metales pueden convertirse en hilos.

i Masa y Volumen

Propiedad por la cual algunos metales pueden convertirse en láminas.

j Sustancia

Es la propiedad por la cual un cuerpo ofrece resistencia a ser rayado.

k Masa

Es la propiedad debido a la cual algunos cuerpos se rompen con facilidad.

l Maleabilidad

Es la propiedad por la cual un cuerpo ofrece resistencia a ser quebrado.

Formando líderes con una auténtica educación integral

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Física - 1ro Sec. 5. Dibujar dos ejemplos de materia condensada

Completar correctamente los espacios en blanco: 1. Materia es _______________________________

________________________________________



________________________________________



________________________________________

2. Hacer un dibujo de un cuerpo constituido por la sustancia que se indica.

Cuerpo



Sustancia

cartón 6. Dibujar dos ejemplos de materia dispersada



Plástico

3. Indicar de qué sustancia podría estar formado el cuerpo que se muestra.

Cuerpo

Sustancia

7. La _____________ es la cantidad de materia presente en un cuerpo y el _______________ es el espacio que ocupa un cuerpo. 8. La materia en forma dispersada no posee ___________ ni ______________. 9. El aire, el agua, la Tierra y la Luna son ejemplos de 4. La materia se manifiesta de ________ formas:

a) Materia ____________



b) Materia ____________

20

____________________________. 10. La luz, el calor, los rayos X y las ondas de TV son ejemplos de ___________________.

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Física - 1ro Sec.

Para Reforzar 1. Forma en que se manifiesta la materia, en la que no posee masa ni volumen:

a) Condensada b) Dispersada c) Densidad d) Peso e) Masa Inercial

2. Estableció la relación entre masa y energía:

a) Aristóteles b) Galileo Galilei c) Arquímedes d) Isaac Newton e) Albert Einstein

3. Es una propiedad general de la materia: a) Elasticidad b) Maleabilidad c) Fragilidad d) Masa e) Dureza 4. En una propiedad de la materia por la cual los metales se vuelven hilos:

a) Dureza b) Masa c) Ductibilidad d) Inercia e) Maleabilidad

6. Es una propiedad particular de la materia:

a) Masa b) Impenetrabilidad c) Inercia d) Divisibilidad e) Tenacidad

7. Un cuerpo no puede ocupar simultáneamente el mismo espacio que ocupa otro debido a una propiedad llamada:

a) Tenacidad b) Ductibilidad c) Fragilidad d) Impenetrabilidad e) Divisibilidad

8. La propiedad opuesta a la fragilidad es la:

a) Dureza b) Masa c) Tenacidad d) Volumen e) Divisibilidad

9. Si un cuerpo no permite ser rayado por otro, es debido a su:

a) Dureza b) Masa c) Tenacidad d) Volumen e) Divisibilidad

5. Es una propiedad de la materia por la cual podemos obtener láminas metálicas:

10. La madera tiene menor _____________ y mayor _________ que el vidrio.





a) Dureza b) Masa c) Ductibilidad d) Inercia e) Maleabilidad

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a) Tenacidad - Dureza b) Elasticidad - Fragilidad c) Dureza - Tenacidad d) Fragilidad - Dureza e) Densidad - Fragilidad

21

Física - 1ro Sec.

CRUCIFÍSICA

22

Horizontal

Vertical

1. Es la oposición que ofrece un cuerpo a iniciar su movimiento o ponerse en reposo. 5. Es una propiedad que nos indica la gran oposición de un cuerpo a quebrarse. 6. Cantidad de materia presente en un cuerpo. 7. Es una propiedad característica de la materia que nos indica la cantidad de materia contenida por unidad de volumen que ocupa. 10. Es aquella forma de la materia que posee masa y volumen. 12. Científico que plantea que la materia se puede manifestar como energía. 13. Es una propiedad por la cual los metales pueden ser convertidos en hilos.

1. Es una propiedad de la materia que nos indica que dos cuerpos no pueden ocupar el mismo espacio simultáneamente. 2. Es la tendencia de un cuerpo a quebrarse con facilidad. 3. Es una forma de materia que es intangible. 4. Es todo aquello que constituye el Universo y se encuentra en constante movimiento y transformación. 8. Es el espacio que ocupa un cuerpo. 9. Es la fuerza con que son atraídos los cuerpos por la Tierra. 11. Es la propiedad por la cual un cuerpo ofrece resistencia

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Física - 1ro Sec.

Capítulo

Fases de Una Sustancia

3

OBJETIVOS: En este capítulo aprenderás acerca de: a Fases de una sustancia. a Características de las Fases de una sustancia. a Los Cambios de Fase. a Resolver diversas actividades, problemas y además construir opiniones.

En esta fotografía se visualiza la laguna de Yanganuco, ubicada en el Parque Nacional del Huascarán, en la Región Ancash, Perú. La laguna esta constituida de una sustancia líquida, el Agua; la nieve y las rocas gélidas en las montañas es la sustancia sólida, el hielo; las nubes consisten de pequeñas gotas de agua provenientes del vapor de agua condensado en el aire que es la sustancia gaseosa. Los cambios de una sustancia de una fase a otra son el resultado de una transferencia de energía.

Formando líderes con una auténtica educación integral

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Física - 1ro Sec. Desde que empezó a observar el mundo, el hombre ha clasificado la materia en tres estados fundamentales: sólido, líquido y gaseoso, a los que llamaremos fases de una sustancia. Para entender el origen de las diferencias entre las distintas fases en las que se puede encontrar una sustancia, hay que conocer, en primer lugar, cómo es su interior.

FASE LÍQUIDA Los líquidos tienen volumen propio pero con su forma no sucede lo mismo, ya que adoptan la forma del recipiente que los contiene. Esto se debe a que sus moléculas están sometidas a la atracción de la gravedad terrestre; además, en un líquido las moléculas están más alejadas una de otras que en un sólido y se mueven a gran velocidad.

Si pudiéramos observar el interior de un líquido con un lente de aumento, distinguiríamos unas pequeñísimas partículas que se mueven velozmente y que chocan una con otras. Estas partículas son las moléculas.

FASE SÓLIDA Cualquier objeto sólido tiene forma y volumen definido y aunque intentemos comprimirlo, su volumen no se reduce. Esto se debe a que las moléculas están muy cerca unas con otras, se atraen y prácticamente no se mueven, sólo vibran en su lugar.

FASE GASEOSA Los gases no tienen forma ni volumen propio, el volumen de un gas se reduce cuando se le presiona o comprime, por eso se dice que los gases son compresibles. Esto se debe a que las moléculas están muy alejadas unas de otras y la velocidad a la que se mueven es aún mayor.

Por ejemplo, para el agua:

FA : Fuerzas de atracción intermolecular. FR : Fuerzas de repulsión intermolecular. 24

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec. CAMBIO DE FASE Las sustancias pasan de una fase a otra porque sus moléculas forman un mayor orden o desorden dependiendo de su temperatura. Estas moléculas empiezan a moverse con mayor o menor velocidad.

Solidificación

Así, pues, la fase de una sustancia depende de la temperatura, siempre que no se altere la presión.

Identificar en el ciclo del agua mostrado , los cambios de fase que ocurren.

Formando líderes con una auténtica educación integral

25

Física - 1ro Sec.

Resolviendo en clase Relacionar correctamente Relacionar correctamente cada alternativa de la columna de la izquierda con su respectivo significado de la columna de la derecha.



26

ALTERNATIVA

SIGNIFICADO

A Fusión

Se llama así a cada uno de los tres estados físicos fundamentales de una sustancia.

B Vaporización

Mide el grado de agitación de las moléculas de un cuerpo.

C

Se denomina así a los gases y líquidos.

Sublimación Directa

D Fase Gaseosa

Fase de una sustancia en la cual las fuerzas de atracción tienen mayor valor que las fuerzas de repulsión molecular.

E Fluídos

Fase de una sustancia en la que posee forma indefinida y volumen definido.

F Solidificación

Fase de una sustancia en la que puede comprimirse su volumen.

G Temperatura

Es el cambio de fase de una sustancia de sólido a líquido.

H Fase

Es el cambio de fase de una sustancia de líquido a sólido.

I Sublimación Inversa

Es el cambio de fase de una sustancia de líquido a gaseoso.

J Fase Líquida

Es el cambio de fase de una sustancia de gaseoso a líquido.

K Condensación

Es el cambio de fase de una sustancia de sólido a gaseoso.

L Fase Sólida

Es el cambio de fase de una sustancia de gaseoso a sólido.

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec. TEST Indicar la veracidad (V) o falsedad (F) de cada una de las siguientes proposiciones en el casillero correspondiente. Ten en cuenta que si la proposición es falsa deberás sustentar tu respuesta.

Nº

PROPOSICIÓN

1

Las fases de una sustancia son: sólida, líquida y gaseosa.

2

La fase en la que se encuentra una sustancia depende de su temperatura.

3

Si las moléculas de un cuerpo tienen alto grado de agitación, su temperatura será muy baja.

4

En la fase sólida, las sustancias tienen forma y volumen definidos.

5

En la fase líquida, las sustancias tienen forma definida y volumen indefinido.

6

En la fase gaseosa, las sustancias tienen forma y volumen definidos.

7

En la fase sólida, las fuerzas de atracción intermolecular vencen a las de repulsión.

8

En la fase sólida, las moléculas tienen un mayor orden molecular.

9

En la fase líquida, la sustancia adopta la forma del recipiente que la contiene.

10

SUSTENTACIÓN

En la fase gaseosa, las moléculas están muy cerca unas de otras y casi no se mueven.

Sus fases son:

PARA COMPLETAR Completa correctamente los espacios en blanco de los esquemas con las siguientes palabras: * Líquido * Gaseoso * Sublimación Inversa * Vaporización * Sólido * Sustancia * Condensación * Solidificación Coloca el nombre correcto a cada proceso:

* Fusión * Sublimación directa

Sus fases son:

SÓLIDO

LÍQUIDO

GASEOSO

Coloca el nombre correcto a cada proceso:

Formando líderes con una auténtica educación integral

27

Física - 1ro Sec.

Para Reforzar 1. El proceso por el cual una sustancia en fase sólida pasa a la fase líquida se llama:

6. El proceso por el cual una sustancia en fase gaseosa pasa a la fase líquida se llama:





a) Sublimación Directa b) Fusión c) Vaporización d) Peso e) Solidificación

2. El hielo se derrite en la costa a la temperatura de: a) -10ºC b) -100ºC c) 0ºC d) 100ºC e) no se puede determinar 3. El proceso por el cual una sustancia en fase líquida pasa a la fase sólida se llama: a) Sublimación Inversa b) Fusión c) Vaporización d) Solidificación e) Condensación 4. El proceso por el cual una sustancia en fase líquida pasa a la fase gaseosa se llama:

a) Sublimación Inversa b) Vaporización c) Condensación d) Fusión e) Solidificación

7. Mientras una sustancia cambia de fase, la temperatura:

a) Aumenta b) Disminuye c) Permanece constante d) Se duplica e) Se reduce a la mitad

8. Se llama fluidos a:

a) Sólidos y líquidos b) Sólidos y gases c) Líquidos y gases d) Sólidos únicamente e) Toda sustancia

9. Son sustancias compresibles:

a) Sólidos b) Energía c) Líquidos d) Toda sustancia e) Gases

a) Sublimación Inversa b) Fusión c) Vaporización d) Solidificación e) Condensación 5. El agua hierve en la costa a la temperatura de:

10. Es un fluido que tiene volumen definido:





28

a) -10ºC b) -100ºC c) 0ºC d) 100ºC e) no se puede determinar

a) Sólido b) Energía c) Líquido d) Toda sustancia e) Gas

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec. CRUCIFÍSICA

1

Horizontal

Vertical

1. Es el cambio de fase de líquido a sólido.

1. El cambio de fase de sólido a gaseoso se denomina ............ directa.

4. Fase en la cual una sustancia tiene forma y volumen definido.

2. La temperatura mide el grado de movimiento de las ...................... de un cuerpo.

7. El cambio de fase de gaseoso a sólido se denomina sublimación ....................

3. Es el cambio de fase de sólido a líquido.

8. La fase de una sustancia depende de la .............

5. Fase en la cual una sustancia tiene volumen definido y forma indefinida.

9. Es el cambio de fase de líquido a gaseoso. 11. Es el cambio de fase de gaseoso a líquido.

6. A cada uno de los estados fundamentales de una sustancia se les llama ............................... 10. Fase en la cual una sustancia tiene forma y volumen indefinidos.

Formando líderes con una auténtica educación integral

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Física - 1ro Sec.

Capítulo

Magnitudes Físicas y Medición

4

OBJETIVOS: En este capítulo aprenderás acerca de: a El sistema Internacional de Unidades de medida. a Normas para escribir correctamente las unidades. a Su uso y práctica en diversas actividades, problemas y además construir opiniones.

En el Perú y parte del mundo se utiliza un grupo de unidades de medida fundamentales, todo como consecuencia de la gran cantidad de sistemas de unidades, que aumentó hace muchos años. Pero claro todo cambio sucede cuando ocurre el caos y trae problemas internacionales. Así se constituyó un sistema Internacional de Unidades para homogenizar la medición y la obtención de información muy valiosa para quienes la manejan.

30

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec. MAGNITUD FÍSICA Una magnitud física es una característica de un cuerpo o de un fenómeno físico que se puede medir. Toda magnitud física se debe expresar como un número (o cantidad) acompañado de su unidad de medida correspondiente, (o símbolo de la unidad)

2. Magnitudes Físicas Derivadas

Son las que se definen en función de las magnitudes físicas fundamentales. Por ejemplo: área, volumen, densidad, velocidad, aceleración, fuerza.



MEDICIÓN



Es la operación que consiste en comparar una magnitud física con una cantidad fija de la misma, a la que se toma como unidad.



Establecida la unidad, para expresar una medición se determinará las veces que la unidad está contenida en aquella magnitud. El resultado será un número que reflejará las veces que es mayor o menor que la unidad escogida.



En la antigüedad las mediciones se realizaban tomando como unidad una característica del monarca:

Cantidad: Es el valor determinado que toma una magnitud, se indica mediante un número, se escribe antes del símbolo de la unidad de medida. Unidad de medida: Es una cantidad fija de la misma naturaleza que la magnitud que se desea medir. Por ejemplo, sean las siguientes magnitudes físicas:  Masa de una persona: 70 kilogramos



70 kg

número o cantidad

Símbolo de la unidad de medida

1 yarda

 Longitud de una regla: 30 centímetros

30 cm

número o cantidad

Símbolo de la unidad de medida

 Tiempo que dura una clase: 2 horas



2 h

número o cantidad

Símbolo de la unidad de medida

Naturalmente, para cada clase de magnitud deberá fijarse una unidad de medida. Así, hay unidades de longitud, de masa, de tiempo, etc.

MAGNITUDES FÍSICAS FUNDAMENTALES Y DERIVADAS

1 pie

Según su origen, las magnitudes físicas se clasifican en magnitudes fundamentales y derivadas:

1. Magnitudes Físicas Fundamentales

Son independientes entre sí, sirven para definir a las magnitudes físicas derivadas. Son siete: - Longitud - Masa - Tiempo - Temperatura termodinámica - Intensidad de corriente eléctrica - Intensidad luminosa - Cantidad de sustancia

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1 pulgada

31

Física - 1ro Sec.

LA MEDIDA EN LA FÍSICA



La medida es necesaria en muchas ciencias y especialmente en la Física. Lord Kelvin (1824-1907), físico inglés, lo puso de manifiesto con las siguientes palabras: ‘‘Suelo decir que cuando se puede medir aquello de lo que se habla y expresarlo en números, se sabe algo más acerca de ello’’. Esta frase resume la necesidad de la medida en las magnitudes que intervienen en física para llegar a un verdadero conocimiento científico de los fenómenos que se estudian.



Bastará, para confirmar la necesidad de la medición, el considerar que muchas veces personas distintas perciben sensaciones de calor diferentes al tocar un cuerpo que está a una temperatura fija, es preciso disponer del termómetro para conocer, de una manera real y objetiva, la temperatura de aquel cuerpo, mediante el número que señala este instrumento.



En general, para la correcta interpretación de los fenómenos físicos, se debe emplear instrumentos de medida, que sustituyan a los sentidos humanos siempre ligados a factores de orden personal.



UNIDADES PATRÓN



Con objeto de tener constancia de la cuantía de todas y cada una de las unidades, éstas se materializaron mediante objetos que recibieron el nombre de ‘‘unidades patrón’’, siendo fijadas por convenios internacionales.



Toda unidad patrón ha de poseer una condición fundamental: ser invariable. A pesar de ello las unidades patrón no han sido siempre las mismas, sino que han ido evolucionando debido a los avances técnicos y científicos. Un ejemplo es la evolución del "metro patrón".

32

Recuerda

En 1789, en plena Revolución Francesa, la Asamblea Nacional de Francia solicitó a la Academia Francesa de Ciencias, ‘‘deducir un estándar invariable para todas las medidas y pesos’’. La comisión nombrada por la academia creó un sistema que era simple y científico. El nombre de metro fue designado a la unidad de longitud. Ese vocablo se tomó de la palabra griega ‘‘metron’’, que significa ‘‘medida’’.



La longitud del metro patrón se había definido como la distancia entre dos rayas finas sobre una barra hecha de una aleación de platino e iridio y conservada en París. Esa barra se convirtió en el ‘‘metro de los archivos’’, del cual se hicieron copias.



El empleo de pesas y medidas del sistema métrico fue legalizado en Estados Unidos durante 1866, y desde 1893 la yarda se ha definido en términos del metro. Las longitudes de barras metálicas del metro se usan como estándares de referencia en las mediciones comunes, pero en esas mediciones influyen las variaciones de temperatura. En 1960, se definió el metro en función de la longitud de onda de la luz. En 1983, se adoptó una nueva definición que relaciona al metro con la distancia que la luz recorre en el vacío.

¿Por qué tenemos DÍAS DE 24 HORAS? Los antiguos egipcios tenían un calendario basado en 36 estrellas que aparecían en el firmamento tras la puesta del Sol, según iba transcurriendo el año. A lo largo de una noche aparecían doce de estas estrellas y por ello dividieron la noche en doce intervalos. Por similitud hicieron lo mismo con el periodo diurno.

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Física - 1ro Sec.

Resolviendo en clase Test Indicar la veracidad (V) o falsedad (F) de cada una de las siguientes proposiciones en el casillero correspondiente. Ten en cuenta que si la proposición es falsa deberás sustentar tu respuesta.

Nº

PROPOSICIÓN

1

Magnitud física es todo lo que se puede medir y expresar mediante un número y una unidad.

2

El área de una cancha de fútbol es una magnitud física.

3

La fuerza que se aplica para empujar un auto es una magnitud física.

4

El ángulo que forman dos rectas cuando se cruzan es una magnitud física.



5

Las magnitudes físicas fundamentales son cinco.



6

Las magnitudes físicas derivadas son siete.



7

La temperatura es una magnitud física fundamental.



8

La velocidad es una magnitud física fundamental.

9

Las magnitudes derivadas sirven para definir a las fundamentales.

10

La condición fundamental de una unidad patrón es la de ser invariable.

11

El metro patrón fue definido por primera vez durante la Revolución Francesa.

12

El nombre de metro proviene de la palabra «metrón» que significa longitud.

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SUSTENTACIÓN

33

Física - 1ro Sec. Indicar si cada una de las magnitudes físicas es fundamental (F) o derivada (D): 1. Velocidad de un auto ....................................................... (

)

2. Longitud de una cuerda ................................................... (

)

3. Fuerza de gravedad o peso ............................................... (

)

4. Tiempo de duración de una clase .................................... (

)

5. Densidad del agua ............................................................ (

)

6. Temperatura de un líquido ............................................... (

)

7. Intensidad de corriente en un conductor ........................ (

)

8. Área de una cancha de fútbol .......................................... (

)

9. Aceleración de la gravedad .............................................. (

)

10. Masa de un cuerpo ........................................................... (

)

Completa correctamente los espacios en blanco. 1. La _____________________ es una operación que consiste en comparar una magnitud física con otra cantidad de la misma magnitud llamada ________________________ de medida. 2. Todo aquello que se puede medir es una __________________________________________. 3. Las magnitudes físicas se dividen, según su origen, en:

- _______________________________________________________________________________________

- _______________________________________________________________________________________

4. Las magnitudes físicas ________________________ son siete. 5. El valor determinado de una magnitud es la _______________________________. 6. La ____________________________ es una cantidad fija de una magnitud. 7. Toda unidad patrón debe cumplir una condición fundamental: Ser __________________________________. 8. El metro fue definido por primera vez en ____________________ durante la ________________________. 9. El nombre de ‘‘metro’’ fue asignado por la palabra griega _______________ que significa __________________. 10. La definición de metro ha sufrido muchos __________________________. Recién en el año _____________________ se adopta una nueva definición que relaciona al metro con la distancia recorrida por la ______________________ en el vacío.

34

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Física - 1ro Sec.

Para Reforzar 1. Es una característica de un cuerpo o fenómeno, que se puede medir:

a) Fenómeno Químico b) Fenómeno Físico c) Magnitud Física d) Materia dispersada e) Materia Condensada

6. Indicar cuál no es una magnitud física:

a) Velocidad b) Presión c) Felicidad d) Densidad e) Volumen

7. Toda magnitud física debe expresarse mediante: 2. Las magnitudes se clasifican según su origen en: a) Fundamentales y derivadas b) Derivadas y vectoriales c) Escalares y fundamentales d) Escalares y vectoriales e) Fundamentales y vectoriales 3. Indicar cuál es una magnitud fundamental: a) Volumen b) Peso c) Velocidad d) Aceleración e) Masa 4. Indicar cuál no es una magnitud derivada:

a) Fuerza b) Densidad c) Cantidad de sustancia d) Carga Eléctrica e) Energía mecánica

5. Indicar cuál no es una magnitud derivada:

a) Cantidad de sustancia b) Longitud c) Masa d) Presión e) Intensidad luminosa



a) Sólo un número b) Sólo una unidad de medida c) Un número y una unidad de medida d) Un ángulo e) Otra magnitud física

8. Es una cantidad fija de la misma naturaleza que la magnitud que se desea medir:

a) Cantidad b) Unidad de medida c) Magnitud física d) Número e) Magnitud derivada

9. Las magnitudes ___________ sirven para definir a las magnitudes _______________.

a) Derivadas - fundamentales b) Vectoriales - escalares c) Escalares - vectoriales d) Fundamentales - derivadas e) Derivadas - vectoriales

10. El nombre de "metro" proviene de la palabra griega "metron" que significa:

Formando líderes con una auténtica educación integral

a) Longitud b) Tiempo c) Distancia d) Medida e) Masa

35

Física - 1ro Sec.

CRUCIFÍSICA

36

Horizontal

Vertical

3. Es una cantidad fija de la misma naturaleza de la magnitud que se desea medir.

1. Al medir 6 metros, ¿qué magnitud física estamos midiendo?

5. Es una característica de un cuerpo o fenómeno que se puede medir.

2. Son aquellas magnitudes físicas que sirven para definir a otras, llamadas derivadas.

6. Al medir 30 segundos, ¿qué magnitud física estamos midiendo?

4. Son aquellas magnitudes físicas que se definen en función de las fundamentales.

8. Toda unidad ............... posee la característica de ser invariable.

5. Una magnitud física es una característica de un cuerpo o fenómeno que se puede .............

10. Es el valor que toma una determinada magnitud física.

7. Al medir 70 kg, ¿qué magnitud física estamos midiendo?

11. Es la operación que consiste en comparar una cantidad física con una unidad de medida.

9. Según su ............., las magnitudes físicas se clasifican en fundamentales y derivadas.

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Física - 1ro Sec.

Capítulo

Sistema Internacional de Unidades

5

OBJETIVOS: En este capítulo aprenderás acerca de: a Las Magnitudes Físicas a La unidad de medición a Clasificación a La medición y las unidades patrón a Resolver diversas actividades, problemas y además construir opiniones.

Cuando queremos una mejor comprensión de alguna cosa, suceso o evento, debemos recurrir a la medición, y comparar lo conocido con lo nuevo. De esta forma tendremos información valiosa para tomar decisiones o encontrar alguna nueva certeza que entregue la más importante solución frente a un problema o desafío.

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37

Física - 1ro Sec. INTRODUCCIÓN Sistema Internacional es el nombre adoptado por la XI Conferencia General de Pesas y Medidas (celebrada en París en 1960) para un sistema universal, unificado y coherente de unidades de medida, basada en el sistema mks (metro-kilogramosegundo). Este sistema se conoce como SI, iniciales de Sistema Internacional. En la Conferencia de 1960 se definieron los patrones para seis unidades básicas o fundamentales y dos unidades suplementarias (radián y estereorradián); en 1971 se añadió una séptima unidad fundamental, el mol. Las dos unidades suplementarias se suprimieron como una clase independiente dentro del Sistema Internacional en la XX Conferencia General de Pesas y Medidas (1995); estas dos unidades quedaron incorporadas al SI como unidades derivadas sin dimensiones. Las siete unidades fundamentales se enumeran en la tabla. Los símbolos de la última columna son los mismos en todos los idiomas.

El Perú adoptó el SI mediante la ley Nº 23560, con la que se aprobó el Sistema Legal de Unidades de Medida del Perú.

NORMAS PARA ESCRIBIR CORRECTAMENTE LAS UNIDADES • • • •

El nombre de la unidad se escribe con letras minúsculas. A cada unidad le corresponde únicamente un símbolo. Detrás del símbolo no se pone un punto. Los símbolos procedentes de nombres propios se escriben con letra mayúscula.



Por ejemplo:



El símbolo de ampere es ‘‘A’’, proveniente de André Marie Ampere.



38

MAGNITUD FÍSICA FUNDAMENTAL

UNIDAD SEGÚN EL SI

SÍMBOLO DE LA UNIDAD

Longitud

metro

m

Masa

kilogramo

kg

Tiempo

segundo

s

Temperatura termodinámica

kelvin

K

Intensidad de corriente eléctrica

ampere

A

Intensidad luminosa

candela

cd

Cantidad de sustancia

mol

mol

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Resolviendo en clase RELACIONAR CORRECTAMENTE Relacionar correctamente cada alternativa de la columna de la izquierda con su respectivo significado de la columna de la derecha, según el Sistema Internacional.

ALTERNATIVA

SIGNIFICADO

A

ampere

Unidad de medida de la cantidad de sustancia.

B

joule

Unidad de medida de la longitud.

segundo

Unidad de medida de la cantidad de la presión.

D

coulomb

Unidad de medida de la intensidad de corriente eléctrica.

E

metro

Unidad de medida de la temperatura termodinámica.

F

kelvin

Unidad de medida de la energía.

G

mol

Unidad de medida de la masa.

H

candela

Unidad de medida de la carga eléctrica.

I

pascal

Unidad de medida de la intensidad luminosa.

kilogramo

Unidad de medida del tiempo.

C

J

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39

Física - 1ro Sec. Completar correctamente en los espacios en blanco como se escribirá la magnitud que se indica usando los símbolos de las unidades adecuadas, según el Sistema Internacional. 1. 4 segundos

= ..........................................

2. 9 metros

= ..........................................

3. 2 moles

= ..........................................

4. 70 kilogramos

= ..........................................

5. 1 mol

= ..........................................

6. 1 segundo

= ..........................................

7. 1 candela

= ..........................................

8. 200 kelvin

= ..........................................

9. 1 ampere

= ..........................................

10. 30 segundos

= ..........................................



b) centímetro c) minuto e) libra

2. Indicar qué grupo de unidades no corresponde a magnitudes en el Sistema Internacional.

a) metro, kilogramo, segundo b) kilogramo, mol, ampere c) kilogramo, newton, metro d) ampere, kelvin, candela e) metro, libra, segundo

a) metro d) ampere

b) kelvin e) libra

a) Presión - m3 b) Caudal - pascal c) Energía - newton d) Calor - joule e) Cantidad de sustancia - mol



a) Longitud - kilómetro b) Masa - libra c) Presión - pascal d) Calor - caloría e) Tiempo - minuto

8. Señale la relación correcta, según el Sistema Internacional:

a) Fuerza - dina b) Presión - Pa c) Temperatura - ºC d) Volumen - cm3 e) Longitud - milla

9. Señale la alternativa correcta, según el Sistema Internacional:

3. ¿Cuál de las unidades no es del Sistema Internacional?

a) Resistencia eléctrica b) Iluminación c) Flujo magnético d) Carga eléctrica e) Corriente eléctrica

7. Señale la relación correcta, según el Sistema Internacional:

1. ¿Qué unidad pertenece a las unidades de base o fundamentales del Sistema Internacional? a) gramo d) ampere



6. La magnitud derivada _____________ se mide con la unidad ___________, según el Sistema Internacional.

Marca la alternativa correcta en cada caso:



5. La unidad coulomb (C) es unidad de medida en el Sistema Internacional de:

c) mol



a) candela (cand) b) metro (mt) c) amperio (A) d) segundo (seg) e) mol (mol)

4. Señalar la relación incorrecta.

10. Señale la alternativa correcta, según el Sistema Internacional:





40

a) Tiempo - segundo b) Longitud - metro c) Frecuencia - hertz d) Potencia - joule e) Temperatura - kelvin

a) amperio (A) b) kilogramo (kg) c) julio (J) d) coulombio (C) e) metro (M)

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Física - 1ro Sec.

Para Reforzar 1. La unidad de masa es:

6. Señale la relación incorrecta:





a) gramo b) tonelada c) kilogramo d) libra e) miligramo

a) Tiempo - s b) Longitud - mt c) Cantidad de sustancia - mol d) Temperatura - K e) Masa - kg

2. La unidad de tiempo es:

7. Al medir 8 metros, debemos escribir correctamente:





a) hora b) minuto c) segundo d) milisegundo e) día

3. El símbolo de la unidad de la intensidad luminosa es:

a) cand b) candela c) cds d) CD e) cd

a) 8 mts. b) 8 ms c) 8 m. d) 8 m e) 8 M

8. 20 kilogramos se escribirá correctamente:

a) 20 Kg b) 20 kg c) 20 kgr d) 20 kg. e) 20 KG

9. 30 segundos se escribirá correctamente: 4. Señale la relación correcta:

a) Tiempo - hora b) Longitud - kilogramo c) Cantidad de sustancia - mol d) Intensidad de corriente eléctrica - amperio e) Masa - libra



a) 30 seg b) 30 seg. c) 30 Seg d) 30 s e) 30 sg

10. 2 moles se escribirá correctamente: 5. Señale la relación incorrecta:

a) Tiempo - hora b) Longitud - metro c) Cantidad de sustancia - mol d) Intensidad de corriente eléctrica - ampere e) Masa - kilo



Formando líderes con una auténtica educación integral

a) 2 m b) 2 MOL c) 2 mols d) 2 mol e) 2 m.

41

Física - 1ro Sec.

CRUCIFÍSICA

2 3 4

5

6

7

Horizontal

Vertical

3. Es la unidad de temperatura, según el Sistema Internacional.

2. Es la unidad de longitud, según el Sistema Internacional.

5. Es la unidad de cantidad de sustancia, según el Sistema Internacional.

3. Es la unidad de masa, según el Sistema Internacional.

6. Es la unidad de tiempo, según el Sistema Internacional.

4. Es la unidad de intensidad luminosa, según el Sistema Internacional.

7. Es la unidad de intensidad de corriente eléctrica, según el Sistema Internacional.

42

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Capítulo

Cinemática

6

En la fotografía, un saltador con garrocha empleando toda su pericia y destreza para pasar el obstáculo haciendo uso del movimiento de su cuerpo en el aire. El movimiento mecánico constituye una de las manifestaciones más importantes de la existencia de la materia.

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43

Física - 1ro Sec. Concepto La cinemática es la parte de la mecánica que estudia el movimiento de los cuerpos, sin considerar las causas que lo originan. La palabra "cinemática" proviene de la palabra griega "kinema", que significa movimiento.

i sic Po

ón

Introducción Hace más de 2 000 años, los antiguos científicos griegos estaban familiarizados con algunas de las ideas de la Física que se estudian actualmente. Comprendieron muy bien, por ejemplo, algunas propiedades de la luz, pero estaban confundidos acerca del movimiento. Probablemente, el primero que lo estudió en forma seria fue Aristóteles, el más notable filósofo científico de la antigua Grecia. Él intento esclarecer la naturaleza del movimiento clasificándolo en dos: movimiento natural (como resultado de las propiedades de un cuerpo) y movimiento violento (cuando un cuerpo está sometido a una fuerza). Galileo fue quien abrió las puertas para la descripción adecuada del movimiento. Él y sus contemporáneos heredaron el pensamiento de los griegos (y de Aristóteles) respecto al mundo físico. Así, antes de empezar cualquier investigación científica, debieron despejarse de conceptos como que "los cuerpos tienen deseos internos". Tuvieron que considerar el movimiento desde un nuevo punto de vista.

"En la naturaleza nada hay más antiguo que el movimiento y son muchos y extensos los libros que los filósofos le han dedicado; sin embargo, yo he descubierto que hay muchas cosas interesantes acerca de él, que hasta ahora han pasado inadvertidas". Galileo Galilei

Móvil: Es el cuerpo que realiza el cambio de posición. Trayectoria: Es la línea que dibuja el móvil mientras realiza su movimiento. Sistema de referencia: Es aquel lugar del espacio donde se ubica un observador en forma real o imaginaria para analizar y describir el movimiento en el tiempo. Para describir el movimiento mecánico es necesario la presencia de un sistema de coordenadas y un reloj.

Sistema de = Eje de + referencia Coordenada

Tiempo

Ejemplo:

Posición: Es la ubicación que tiene el móvil en un determinado momento, se mide respecto al sistema de referencia.

Movimiento mecánico Se dice que un cuerpo está en movimiento cuando cambia su posición continuamente al transcurrir el tiempo con respecto a un sistema de referencia que se considera en reposo. 44

Elementos del movimiento

Desplazamiento: Es el cambio efectivo en la posición que experimenta el móvil. Velocidad: Es la razón de cambio de la posición respecto al tiempo.

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec. Clasificación del movimiento

I. Según



* Movimiento Circunferencial:

su trayectoria:

1. Movimiento Rectilíneo:





"Al hacer girar una cubeta atada a una cuerda".

* Movimiento elíptico

"Una tiza soltada en el aire.





"La Tierra alrededor del Sol".

II. Según

"Un auto viajando en una carretera sin desviarse".

su rapidez:

* Movimiento Uniforme La rapidez del móvil mantiene su valor.

2. Movimiento Curvilíneo



"Una mosca vuela alrededor del pan".

* Movimiento Parabólico

"Una pelota de basketball rebotando".

* Movimiento Variado La rapidez del móvil va cambiando.



Formando líderes con una auténtica educación integral

45

Física - 1ro Sec.

Resolviendo en clase Relaciona cada alternativa de la columna de la izquierda con su respectivo significado de la columna de la derecha.

Es desde donde el observador analiza el cambio de posición del móvil.

Movimiento rectilíneo

46

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec. Completa correctamente los espacios en blanco. 1. La .......................... es la línea que dibuja el móvil mientras realiza su movimiento. 2. La .......................... es la razón de cambio de la posición con respecto al tiempo. 3. Todo movimiento se mide respecto al ................................... 4. En el siguiente cuadro, dibuja un ejemplo de movimiento rectilíneo.

5. En el siguiente cuadro, dibuja un ejemplo de movimiento parabólico.

6. En el siguiente cuadro, dibuja un ejemplo de movimiento circunferencial.

7. En el siguiente cuadro, dibuja un ejemplo de movimiento elíptico.

8. Se puede decir que el movimiento parabólico, circunferencial y elíptico son movimientos .................................. . porque la trayectoria es ................................... 9. En el movimiento .........................................., la rapidez del móvil se mantiene constante. 10. En el movimiento .........................................., la rapidez del móvil es variable.

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47

Física - 1ro Sec.

Para Reforzar 1. Cinemática proviene de la palabra griega “kinema”, que significa:

6. Es el cuerpo que realiza el cambio de posición continuo.





a) Sol b) luz c) movimiento d) kimono e) física

a) trayecto b) rapidez c) móvil d) velocidad e) movimiento

2. El que clasificó al movimiento en natural y violento fue:

7. Es la línea imaginaria que dibuja un móvil en su movimiento:





a) Aristóteles b) Platón c) Sófocles d) Zenón e) David

a) móvil b) trayectoria c) velocidad d) rapidez e) gravedad

3. Fue quien inició la descripción adecuada del movimiento:

8. El observador que analiza el movimiento del móvil, se llama:





a) Galileo b) Platón c) Zenón d) Aristóteles e) Arquímedes

a) trayectoria b) móvil c) velocidad d) posición e) sistema de referencia

4. Para comprender el movimiento correctamente se tuvo que enfrentar los antiguos pensamientos de:

9. Cuando soltamos una piedra desde alguna altura, la trayectoria que ésta describe es:





a) Aristóteles b) Zenón c) Galileo d) Sófocles e) Einstein

5. Es el cambio contínuo en la posición de un cuerpo al transcurrir el tiempo, analizado desde un observador.

48

a) trayectoria b) velocidad c) movimiento d) móvil e) sistema de referencia

a) circular b) elíptica c) rectilínea d) uniforme e) parabólica

10. La trayectoria de la Tierra alrededor del Sol es:

a) circular b) elíptica c) rectilínea d) uniforme e) abierta

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Física - 1ro Sec. Busca en el siguiente «Pupiciencias» las palabras que completan correctamente las frases siguientes: 1. La palabra ……………………….. proviene del término griego «kinema», que significa movimiento. 2. ……………………….. fue quien empezó a analizar adecuadamente al movimiento. 3. Todo cuerpo o partícula que se encuentra en movimiento, es llamado …………………. . 4. La ………………………….. es la línea imaginaria que dibuja el móvil durante su movimiento. 5. El sistema de ………………………….. es el lugar donde se ubica el observador respecto al cual se analiza el movimiento de otros cuerpos. 6. La ………………………… es la ubicación de un cuerpo en un determinado instante de tiempo, medida respecto al sistema de referencia. 7. Cuando la trayectoria del móvil es una recta, decimos que su movimiento es ………………. . 8. Cuando la trayectoria del móvil es una curva, decimos que su movimiento es ………………. . 9. Cuando un móvil tiene movimiento ………………………, su rapidez se mantiene constante al transcurrir el tiempo. 10. Cuando un móvil tiene movimiento ………………………, su rapidez varía al transcurrir el tiempo.

P I

U K E O I

Y O K U M I T U I

M A R O A P O L

Y T R

S

N E O

P

R E E R R V D K F D A L

L

A N T R E C T I

P R S N T A I L

I

U O C R L

O R C F C M I C A C O A I

L

I

F U S G A E S A N T

E

E E E C T A S D O C T P

C

T B C R A W L

P Y R R N G O I

F E C R I

R R I

U H S

R T A R L

A

S

C

O N Y V P V

U

O E O M R D R N O N I

C L

A C S E O K T O S C I

N E M A T I

C A

O

K T A P A V C C V I

I

O R

A

F I

I

S O D O I I

R I

N I

K I

J

R N A L

A N E S L

O S N M L

N N I

R N A I

I

T S I

N I

R N A A

C A O R G R O P T S R E C A E J

B A D O V I

N D T S A I

Formando líderes con una auténtica educación integral

D

D

O

P R M P O Y O

F

49

Física - 1ro Sec.

Capítulo

Velocidad

7

Existen factores que determinan el desarrollo de la velocidad y que son fundamentalmente la velocidad de contracción de los músculos (primer factor) (el tiempo que tarda el músculo en realizar un movimiento desde que recibe el impulso nervioso procedente del cerebro) y la velocidad en la transmisión de los impulsos nerviosos desde el cerebro a los músculos (segundo factor) (tiempo comprendido entre la elaboración de la orden por parte del cerebro hasta su llegada al músculo).

50

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec. Primero debemos señalar su desplazamiento y su distancia:

Concepto

400 metros

La velocidad es una magnitud física "vectorial" (es decir, que posee dirección), que mide el cambio de posición de un cuerpo respecto al tiempo transcurrido.

Velocidad media y rapidez media Analicemos a una partícula que se mueve desde la posición inicial "A" hasta la posición final "B" siguiendo la trayectoria mostrada:

100 metros

DESPLAZAMIENTO

B



Desplazamiento = 400m (→)



Luego, debemos recordar:

O ENT AMI LAZ P S DE



Desplazamiento Tiempo

(Posee dirección)

Rapidez Media =

Distancia Tiempo

(No posee dirección) Por ejemplo, cuando un auto va desde el estacionamiento hasta la tienda de dulces, recorriendo el camino mostrado en 50 segundos, hallemos su velocidad media y su rapidez media.

Desplazamiento Tiempo

Velocidad Media =

400m m = 8 (→) 50s s

Distancia = 100m + 400m + 100m = 600m

Rapidez Media =

Distancia Tiempo

Rapidez Media =

600m m = 12 50s s



A

Velocidad Media =

Velocidad Media =



TIENDA POSICIÓN FINAL

POSICIÓN INICIAL



DISTA NCIA

100 metros

Comúnmente usamos los términos de rapidez y velocidad sin tener en cuenta las diferencias entre éstos, es necesario precisar que estos términos no significan lo mismo, pero nuestro análisis debe ser más claro aún: debemos hacer una diferencia entre estas cuatro magnitudes físicas: velocidad media, rapidez media, velocidad instantánea y rapidez instantánea. Según el sistema Internacional, estas cuatro magnitudes físicas se expresan en "m/s".

DISTANCIA

Velocidad instantánea y rapidez instantánea La velocidad instantánea indica la razón de cambio de la posición de un cuerpo con respecto al tiempo en un determinado momento, su dirección indica hacia dónde se está moviendo dicho cuerpo. La rapidez instantánea coincide con el valor de la velocidad instantánea, pero ésta no tiene dirección. Debemos tener en cuenta que cuando decimos "velocidad", nos referimos a la velocidad instantánea y cuando decimos "rapidez" nos referimos a la rapidez instantánea.

Formando líderes con una auténtica educación integral

51

Física - 1ro Sec.

En el tablero de control de un auto, el "velocímetro" indica la rapidez instantánea.

Por ejemplo, para la esferita que se mueve sobre la rampa, hallemos su velocidad instantánea y su rapidez instantánea en los instantes que se indican:



La rapidez instantánea nos proporciona el valor de la velocidad en un determinado instante de tiempo.

La velocidad media de los vehículos en las ciudades no llega a 10 km/h.

52

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Resolviendo en clase Indicar la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones. Ten en cuenta que si la proposición es falsa, deberás sustentar tu respuesta.

N°

PROPOSICIÓN

1

La velocidad no posee dirección.

2

La unidad de la velocidad según el Sistema Internacional es el m/s.

3

Velocidad y rapidez significan lo mismo.

4

El valor del desplazamiento siempre es mayor que la distancia.

5

Para calcular la velocidad media debemos hallar el desplazamiento.

6

La rapidez media depende de la distancia total del móvil.

7

La rapidez media posee dirección.

8

Desplazamiento y distancia significan lo mismo.

9

La velocidad instantánea indica la dirección de movimiento del móvil.

10

Cuando decimos “velocidad”, nos referimos a la “velocidad media”.

11

La rapidez instantánea indica el valor de la velocidad.

12

La rapidez instantánea posee dirección.

Formando líderes con una auténtica educación integral

SUSTENTACIÓN

53

Física - 1ro Sec. completar 1. Un móvil se desplaza 8 m hacia la derecha y luego, 3 m hacia la izquierda. El valor de su desplazamiento es ……………………….. 2. Del problema anterior, la distancia del móvil fue ……………………….. 3. Un auto se desplaza rectilíneamente 6 m hacia la derecha y luego, 15 m hacia la izquierda. El valor de su desplazamiento es ……………………….. 4. Del problema anterior, la distancia del auto fue ……………………….. 5. Una pelota es lanzada verticalmente hacia arriba desde un edificio logrando ascender 5 m y descender luego, 20 m. El valor de su desplazamiento fue …………………….. 6. Del problema anterior, la distancia de la pelota fue ……………………….. 7. La velocidad es una magnitud física "vectorial", eso quiere decir que posee ................................... 8. La velocidad mide el ............................................. de un cuerpo al transcurrir el .............................. 9. La velocidad media depende del ........................... que efectúa el móvil. 10. La rapidez media depende del ............................... que efectúa el móvil.

resolver 1. El móvil tarda 4s en ir del punto "A" al punto "B" siguiendo la trayectoria que se indica. ¿Cuál fue su velocidad media?

54

a) 5m/s(→) b) 5m/s(←) c) 3m/s(→) d) 3m/s(←) e) 4m/s(→)

2. En el problema anterior, ¿cuál fue la rapidez media del móvil?

a) 2 m/s b) 3 d) 5

c) 4 e) 6

3. El móvil tarda 6 s en ir del punto "A" al punto "B" siguiendo la trayectoria que se indica. ¿Cuál fue su velocidad media?

a) 3m/s(←) b) 3m/s(→) c) 2m/s(←) d) 2m/s(→) e) 1m/s(←)

4. En el problema anterior, ¿cuál fue la rapidez media del móvil?

a) 5m/s b) 4 d) 2

c) 3 e) 1

5. Una pelota es lanzada verticalmente hacia arriba desde un edificio logrando ascender 20 m y descender luego, 45 m. Si tarda 5 s en realizar dicho movimiento, el valor de su velocidad media fue ……………………….. 6. Del problema anterior, la rapidez media de la pelota fue ……………………….. 7. Un insecto camina sobre una pared y recorre una distancia de 1 m hacia abajo y luego, 3 m hacia arriba. Si tarda 4 s en efectuar dicho movimiento, el valor de su velocidad media fue ……………………….. 8. Del problema anterior, la rapidez media del insecto fue ……………………….. 9. Un avión se desplaza 900 m hacia el norte, luego, 400 m hacia el oeste y, finalmente, 900 m hacia el sur. Si tarda 50 s en realizar dicho movimiento, el valor de su velocidad media fue ……………………….. 10. Del problema anterior, la rapidez media del avión fue ………………………..

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Para Reforzar Completar

7.

1. Un insecto camina sobre una pared y recorre una distancia de 2 m hacia abajo y luego, 5 m hacia arriba. El valor de su desplazamiento fue ……………………….. 2. Del problema anterior, la distancia del insecto fue ……………………….. 3. Un avión se desplaza 700 m hacia el norte, luego, 500 m hacia el este y, finalmente, 700 m hacia el sur. El valor de su desplazamiento fue ……………………….. 4. Del problema anterior, la distancia del avión fue ………………………..

Señala de color rojo el desplazamiento y de color azul el recorrido del móvil desde "A" hasta "B".



El desplazamiento vale .........................



La distancia es .........................

8. Señala de color rojo el desplazamiento y de color azul el recorrido del móvil desde "A" hasta "B".

5. Señala de color rojo el desplazamiento y de color azul la distancia del móvil desde "A" hasta "B".



El desplazamiento vale .........................



La distancia es .........................

9. Señala de color rojo el desplazamiento y de color azul el recorrido del móvil desde "A" hasta "B".



6. Señala de color rojo el desplazamiento y de color azul la distancia del móvil desde "A" hasta "B".



El desplazamiento vale .........................



La distancia es .........................

10. Señala de color rojo el desplazamiento y de color azul el recorrido del móvil desde "A" hasta "B".







El desplazamiento vale ...................................



La distancia es ...................................



El desplazamiento vale .........................



La distancia es ........................

Formando líderes con una auténtica educación integral

55

Física - 1ro Sec. RESOLVER 1. Un móvil se desplaza 20 m hacia la derecha y luego, 8 m hacia la izquierda. Si tarda 4 s para efectuar dicho movimiento, el valor de su velocidad media fue ……………………….. 2. Del problema anterior, la rapidez media del móvil fue ………………………..

3. Un auto se desplaza rectilíneamente 9 m hacia la derecha y luego, 21 m hacia la izquierda. Si tarda 3 s para efectuar dicho movimiento, el valor de su velocidad media fue ………………………..

4. Del problema anterior, la rapidez media del auto fue ………………………..

5. El móvil tarda 5s en ir del punto "A" al punto "B" siguiendo la trayectoria que se indica. ¿Cuál fue su velocidad media?

7. El móvil tarda 3s en ir del punto "A" al punto "B" siguiendo la trayectoria que se indica. ¿Cuál fue su velocidad media?



a) 4m/s()

b) 4m/s()



d) 3m/s()

c) 4m/s() e) 4m/s()

8. En el problema anterior, ¿cuál fue la rapidez media del móvil?

a) 7m/s

b) 8



d) 4

c) 9 e) 12

9. Indicar la dirección de la velocidad instantánea del móvil en el punto "A".





a) 7m/s(↓) b) 7m/s(↑) d) 3m/s(↑)

56

a) 8m/s b) 7 d) 9

a) 

b) 



d) 

c) → e) 

c) 7m/s(→) e) 3m/s(↓)

6. En el problema anterior, ¿cuál fue la rapidez media del móvil?



c) 4 e) 3

10. En el problema anterior, ¿cuál fue la dirección de la velocidad instantánea del móvil en el punto "B"? b) ↑



a) 



d) 

c) ↓ e) 

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Movimiento Rectilíneo Uniforme (M. R. U.)

Capítulo

8

Una faja transportadora en una mina de carbón, lleva la materia prima desde el interior del socavón hasta el exterior, esta máquina lleva el carbón a velocidad constante y trayectoria recta, depositándolo en vagones para su traslado.

Formando líderes con una auténtica educación integral

57

Física - 1ro Sec. Concepto Es el movimiento de un cuerpo en el cual su trayectoria es una línea recta y su rapidez se mantiene constante. A esto le llamamos movimiento a velocidad constante. En este caso, la velocidad media y velocidad instantánea coinciden. Lo mismo ocurre con la distancia recorrida y el valor del desplazamiento, que también coinciden. Cuando un cuerpo posee MRU, la distancia que recorre es proporcional al tiempo transcurrido, cumpliéndose que para tiempos iguales, las distancias recorridas por el cuerpo son iguales.

Por ejemplo, si el auto mostrado realiza el siguiente movimiento:



En 1s → 4m



En 2s → 8m



En 3s → 12m



En 15s → 60m

8m ⇒ 2s 12 m ⇒ 3 s 60 m ⇒ 15 s

= 4 m/s = constante = 4 m/s = constante = 4 m/s = constante

La constante de proporcionalidad entre la distancia recorrida por el móvil y el tiempo transcurrido es el valor de la velocidad.

Ecuaciones de Movimiento

Donde: 58

d : distancia V : velocidad t : tiempo

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec. Unidades Observa la siguiente tabla:

Conversión de unidades * Distancia:

1km = 1000m 1m = 100cm

* Tiempo :

1min = 60 s 1h = 60 min 1h = 3600s

* Velocidad:

Por ejemplo: i) Convertir de Km a m: s h

x 5 18

m 18 Km = 18 x 5 m = 5 s 18 s h 72 Km h



m s

x 18 5

m Km = 72 x 5 m = 20 s h 18 s

ii) Convertir de m a Km : s h 10

m 18 Km Km = 10 x = 36 s 5 h h

30

m 18 Km Km = 30 x = 108 s 5 h h

El corazón de un canario late hasta 1,000 veces por minuto.

Formando líderes con una auténtica educación integral

59

Física - 1ro Sec.

Resolviendo en clase Indicar la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones. Ten en cuenta que si la proposición es falsa, deberás sustentar tu respuesta.

N°

60

PROPOSICIÓN

SUSTENTACIÓN

1

Un móvil con MRU describe una trayectoria curvilínea.

2

La velocidad de un móvil con MRU es constante.

3

Un móvil con MRU va aumentando su rapidez al transcurrir el tiempo.

4

En el MRU, la distancia recorrida es directamente proporcional al tiempo.

5

Un móvil con MRU recorre distancias iguales en tiempos iguales.

6

Un móvil más rápido que otro es aquel que tiene menor velocidad.

7

Un móvil más lento que otro es aquel que recorre igual distancia en menor tiempo.

8

Un móvil más lento que otro es aquel que recorre mayor distancia en menor tiempo.

9

2,5 km es equivalente a 250m.

10

1 hora es equivalente a 3600s.

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec. Resolver:

7. Un atleta logra recorrer 480 m en dos minutos. ¿Qué rapidez posee el atleta?

1. Un móvil tiene una velocidad de 9 m/s y se desplaza durante 4 s. ¿Qué distancia logró recorrer?

a) 27 m b) 32 d) 40



a) 6 m/s b) 4 d) 5

c) 2 e) 3

c) 36 e) 45 8. Un auto recorre 1 800 m en cinco minutos. ¿Cuál es su rapidez?

2. Un móvil tiene una velocidad de 12 m/s y se desplaza durante 5 s. ¿Qué distancia logra recorrer?

a) 50 m b) 40 d) 60



a) 8 m/s b) 10 d) 6

c) 12 e) 4

c) 70 e) 80 9. Un avión recorrió 3,6 km en 40 s. Calcule su rapidez en m/s.

3. Un auto recorre 480 m a razón de 16 m/s. ¿En qué tiempo logra recorrer dicha distancia?

a) 10 s b) 30 d) 70

a) 10 b) 5 d) 25

a) 60 b) 70 d) 90

c) 80 e) 28

c) 50 e) 40

4. Un auto viaja a razón de 54 km/h. ¿Qué rapidez posee en m/s?



10. Un niño en una máquina "x-treme" logra recorrer 18 km en 5 minutos. Calcule su rapidez en m/s. a) 80 b) 60 c) 40 d) 20 e) 50

c) 15 e) 20 11. Un coche viaja a la velocidad de 36 km/h durante 15 s. Hallar la distancia que recorrió.

5. Un automóvil deportivo viaja a razón de 180 km/h. ¿Qué rapidez posee en m/s?

a) 5 b) 25 d) 100

a) 20 b) 40 d) 60

a) 120 m b) 140 d) 160

c) 150 e) 180

c) 50 e) 150

6. Un auto recorre 180 km en cinco horas. Hallar cuál ha sido su rapidez en m/s.



c) 10 e) 30

12. Si un móvil corre a 8 m/s durante 5 s y luego a 7 m/s durante 4 s, ¿cuál habrá sido la distancia total recorrida por este móvil?

Formando líderes con una auténtica educación integral

a) 50 m b) 56 d) 68

c) 64 e) 70

61

Física - 1ro Sec.

Para Reforzar completar...

5. Un móvil tiene rapidez de 12 km/s y se desplaza durante 7 s. Determine la distancia que logra recorrer.

1. La trayectoria de un móvil con MRU es …………………. y su velocidad es ……………….. 2. En un MRU, la velocidad media y la velocidad instantánea del móvil son …………………….



a) 114 m b) 98 d) 85

c) 84 e) 106

3. Según el SI, la velocidad se expresa en ……………

6. Un móvil tiene una rapidez de 25 m/s y se desplaza durante 6 s. Determine la distancia que logra recorrer.

4. 1 km es equivalente a …………….. y 1 hora es equivalente a ………………, en unidades del SI.



5. 36 km/h es equivalente (en m/s) a .............................

7. Un móvil tiene una rapidez de 45 m/s y se desplaza durante 4 s. Determine la distancia que logra recorrer.

6. 54 km/h es equivalente (en m/s) a ............................. 7. 18 km/h es equivalente (en m/s) a ............................. 8. 72 km/h es equivalente (en m/s) a ............................. 9. 90 km/h es equivalente (en m/s) a ............................. 10. 144 km/h es equivalente (en m/s) a ...........................

resolver:



a) 180 m b) 150 d) 140

a) 180 m b) 160 d) 140

c) 90 e) 300

c) 190 e) 130

8. Un auto recorre 240 m a razón de 8 m/s. Determine en qué tiempo logró recorrer dicha distancia.

a) 40 s b) 80 d) 10

c) 60 e) 30

1. Un auto recorre 144 m en 24 segundos. Determinar su rapidez en m/s.

9. Un auto recorre 350 m a razón de 7 m/s. Determine en qué tiempo logró recorrer dicha distancia.





a) 8 b) 6 d) 14

c) 9 e) 3

a) 40 s b) 60 d) 20

c) 50 e) 70

2. Un auto recorre 120 m en 8 segundos. Determinar su rapidez en m/s.

10. Un auto recorre 720 m a razón de 18 m/s. Determine en qué tiempo logró recorrer dicha distancia.





a) 8 b) 9 d) 15

c) 6 e) 12

a) 12 s b) 90 d) 40

c) 15 e) 60

11. Un auto viaja a razón de 72 km/h. ¿Qué rapidez posee en m/s?

3. Un auto recorre 105 m en 15 segundos. Determinar su rapidez en m/s. a) 7 b) 28 c) 4 d) 14 e) 12



4. Un auto recorre 225 m en 9 segundos. Determinar su rapidez en m/s.

12. Un auto viaja a razón de 108 km/h. ¿Qué rapidez posee en m/s?





62

a) 15 b) 27 d) 18

c) 25 e) 45

a) 20 b) 25 d) 45

a) 20 b) 25 d) 45

c) 15 e) 30

c) 15 e) 30

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Capítulo

Aceleración

9

En un test de aceleración, un auto se somete a prueba para evaluar el cambio uniforme que experimenta su rapidez de 0 a 100 km/h, demostrando en algunos autos de marcas muy conocidas que dicho cambio se realiza entre 5 a 7 s. En una competencia la aceleración constituye una magnitud de vital importancia.

Formando líderes con una auténtica educación integral

63

Física - 1ro Sec. Concepto

Aceleración tangencial

La aceleración es una magnitud física "vectorial" (es decir, que posee dirección) que mide el cambio en la velocidad de un cuerpo al transcurrir el tiempo. Según el Sistema Internacional la aceleración se expresa en "m/s2". Para entender mejor los cambios producidos en la velocidad, explicaremos las componentes de la aceleración.

La aceleración tangencial indica que la velocidad de un móvil está cambiando su valor al transcurrir el tiempo y, así, el móvil se mueve cada vez más rápido o más lento. Ejemplo: 1. Al soltar una esferita en una rampa, ésta adquiere aceleración tangencial porque su rapidez cambia.

Aceleración centrípeta La aceleración centrípeta indica que la velocidad de un móvil está cambiando su dirección al transcurrir el tiempo y, así, el móvil se moverá describiendo una trayectoria curvilínea. La aceleración centrípeta siempre apunta hacia el centro de curvatura. Ejemplo:

aT

aT

aT

1. Una mosca, en su movimiento curvilíneo, tiene aceleración centrípeta. 2. Cuando el conductor de un auto presiona el acelerador, aparece en el auto una aceleración tangencial a favor del movimiento y el auto acelera. ac

3. Cuando el conductor de un auto presiona el freno, aparece en el auto una aceleración tangencial opuesta a su movimiento y el auto desacelera.

ac

ac

ac

"ACELERA"

ac

aT

2. Cuando el conductor de un auto gira al timón para dar una curva, aparece en el auto una aceleración centrípeta.

Movimiento acelerado (rapidez aumenta)

"FRENA" (DESACELERA)

ac

aT

Movimiento desacelerado (rapidez disminuye) 64

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Resolviendo en clase Indicar la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones. Ten en cuenta que si la proposición es falsa, deberás sustentar tu respuesta.

N°

PROPOSICIÓN

1

La aceleración mide el cambio de velocidad del móvil con respecto al tiempo.

2

La unidad de la aceleración según el Sistema Internacional es el m/s.

3

Las componentes de la aceleración son la aceleración centrípeta y tangencial.

4

Aceleración centrípeta y aceleración tangencial significan lo mismo.

5

A la aceleración centrípeta también se le llama aceleración “normal”.

6

La aceleración centrípeta mide el cambio de rapidez con respecto al tiempo.

7

La aceleración tangencial mide el cambio de dirección de la velocidad.

8

La aceleración tangencial mide el cambio de rapidez con respecto al tiempo.

9

Cuando giramos el timón de un auto, aparece la aceleración tangencial.

10

Cuando presionamos el acelerador de un auto, aparece la aceleración tangencial.

11

Cuando presionamos los frenos de un auto, aparece la aceleración centrípeta.

12

Cuando la rapidez de un móvil aumenta, se dice que tiene movimiento desacelerado.

Formando líderes con una auténtica educación integral

SUSTENTACIÓN

65

Física - 1ro Sec. RESOLVER:

5. La dirección de la aceleración centrípeta de la esferita cuando pase por el punto "E".

En la figura se muestra una esferita lanzada en un rizo. Si la esferita logra recorrer todo el camino, indicar la alternativa correcta en cada caso.

C



a) b) c) d) e) No tiene aceleración centrípeta

6. La dirección de la aceleración tangencial de la esferita cuando pase por el punto "A", si en dicho punto su movimiento es desacelerado.

B D

A



a)



b)



d)





c) e)

E

1. La dirección de la aceleración centrípeta de la esferita cuando pase por el punto "A".

b)



a)



d)



c)

7. La dirección de la aceleración tangencial de la esferita cuando pase por el punto "B", si en dicho punto su movimiento es desacelerado.

a)



d)



b)

c)



e)

e) 8. La dirección de la aceleración tangencial de la esferita cuando pase por el punto "C", si en dicho punto su movimiento es acelerado.

2. La dirección de la aceleración centrípeta de la esferita cuando pase por el punto "B".

a)



b)



d)





c) e)

3. La dirección de la aceleración centrípeta de la esferita cuando pase por el punto "C".

a)



b)



d)





c)

a)





d)



66

b)

a)



d)



b)





c) e)

9. La dirección de la aceleración tangencial de la esferita cuando pase por el punto "D", si en dicho punto su movimiento es acelerado.

a)



d)

b)

c) e)

e)

4. La dirección de la aceleración centrípeta de la esferita cuando pase por el punto "D".





c) e)

10. La dirección de la aceleración tangencial de la esferita cuando pase por el punto "E", si en el tramo horizontal su rapidez se mantiene constante.

a)



b)

c)



d) e) No tiene aceleración tangencial.

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Para Reforzar Completa correctamente los espacios en blanco.

4. Los componentes de la aceleración son: aceleración ………………… y aceleración …………………

1. La aceleración es una magnitud física ……………, es decir, que posee dirección.

5. A la aceleración ………………………… también se le llama aceleración normal.

2. La aceleración mide el cambio en la ………………. del móvil respecto al ………………..

6. L a a c e l e r a c i ó n c e n t r í p e t a a p u n t a h a c i a ………………………………………………

3. Según el SI, la aceleración se expresa en ……………………..

7. La aceleración centrípeta mide el cambio en ………………………… de la velocidad de un cuerpo con respecto al .......................

4. Las componentes de la aceleración son: ……………………… y ……………………….. 5. La aceleración centrípeta indica el cambio en ………………………… al transcurrir el tiempo. 6. Si el móvil no tiene aceleración centrípeta, su movimiento será ……………………………

8. La aceleración ......................... tiene dirección tangente a la ......................... 9. Cuando la a celeración ta ngencial tiene ......................... que la velocidad, al movimiento se le llama "acelerado".

7. La dirección de la aceleración centrípeta es …………………………………..

10. La aceleración tangencial mide el cambio en .................. de la velocidad de un cuerpo con respecto al ...................     

8. La aceleración tangencial indica el cambio en ………………………………… al transcurrir el tiempo.

Indica si cada proposición corresponde a la aceleración centrípeta (ac) o a la aceleración tangencial (aT).

9. Si el móvil no tiene aceleración tangencial, su movimiento será ………………………………

1. Produce el cambio de dirección de la velocidad ( )

10. La dirección de la aceleración tangencial es …………………………………..

3. Tiene dirección tangente a la trayectoria .......... ( )

1. La ………………………… mide el cambio en la velocidad de un cuerpo con respecto al tiempo. 2. La aceleración es una magnitud física vectorial porque posee …………………………

2. Produce el cambio de valor de la velocidad ....... ( )

4. Tiene dirección normal a la trayectoria ............. ( ) 5. Apunta al centro de la curvatura ....................... ( ) 6. Produce el "movimiento desacelerado" .............. ( ) 7. Aumenta la rapidez de un cuerpo ...................... ( ) 8. Se le llama "aceleración normal" ........................ ( ) 9. Provoca el giro de un cuerpo .............................. ( )

3. La unidad de aceleración según el S.I. es …………………………

10. Tiene dirección paralela a la velocidad ............. ( )

Formando líderes con una auténtica educación integral

67

Física - 1ro Sec.

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (MRUV)

Capítulo

10

Una de las cantidades físicas que se puede medir y evaluar su evolución en este movimiento de una sola dimensión es la velocidad así como también la distancia recorrida por el esquiador en movimiento rectilíneo uniformemente variado (M.R.U.V.).

68

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec. Concepto

Es el movimiento de un cuerpo en el cual su trayectoria es una línea recta y su rapidez varia uniformemente.

Como la aceleración es constante, la velocidad del móvil va aumentando o disminuyendo su valor en proporciones iguales durante intervalos de tiempos iguales.

aceleración =

cambio en la velocidad tiempo

Casos

Dependiendo de si el móvil aumenta o disminuye su rapidez, se puede decir que dicho móvil posee:

A. Movimiento

acelerado:

Por ejemplo, si un auto parte del reposo y aumenta uniformemente su rapidez en 3m/s en cada segundo, su aceleración será 3m/s2. Entonces:

m m m 6 9 s s a=3 2 = = = s =... 1s 2s 3s s m

3

3s

2s

1s

V=9m s

V= 3m s

V0 = 0

(d1)

(d2)

a=3

m s2

V = 18 m s

(d3)

d1 < d3

B. Movimiento

desacelerado:

Por ejemplo, si un auto disminuye uniformemente su rapidez en 4m/s en cada segundo hasta detenerse, su aceleración será 4 m/s2. Entonces:

m m m 8 12 s =... a=4 = s = s = 1s 2s 3s s2 m

4

Formando líderes con una auténtica educación integral

69

Física - 1ro Sec.

d1

d2

d3

d1 > d3

Ecuación para la velocidad

Unidades Observa la siguiente tabla:



V0

Rapidez Inicial

m s



VF

Rapidez Final

m s



t

tiempo

s



a

Valor de la aceleración

70

m s2

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Resolviendo en clase Indicar la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones. Ten en cuenta que si la proposición es falsa, deberás sustentar tu respuesta.

N°

PROPOSICIÓN

1

La aceleración de un móvil con MRUV es constante.

2

La velocidad de un móvil con MRUV es constante.

3

Un móvil con MRUV describe una trayectoria curvilínea.

4

En un móvil con MRUV la rapidez cambia uniformemente con el tiempo.

5

Si la aceleración y la velocidad tienen igual dirección, el movimiento es desacelerado.

6

Si la aceleración y la velocidad tienen direcciones opuestas, el movimiento es desacelerado.

7

Si la aceleración es 4 m/s , significa que la rapidez cambia en 1 m/s en 4s.

8

Si la aceleración es 4 m/s , significa que la rapidez cambia en 4 m/s en 1 s.

9

Si la aceleración es 3 m/s , significa que la rapidez cambia en 6 m/s en 3 s.

10

Si la aceleración es 3 m/s , significa que la rapidez cambia en 6 m/s en 2 s.

SUSTENTACIÓN

2

2

2

2

Formando líderes con una auténtica educación integral

71

Física - 1ro Sec. Completa correctamente los espacios en blanco. 1. De la figura, indicar si el auto realiza movimiento acelerado o desacelerado: a V





Movimiento __________



2. Según este diagrama, identifica cada elemento: a t



d



RESOLVER 1. Un móvil parte desde el reposo con una aceleración de 4 m/s2. Determine su rapidez al cabo de 5 s.

a) 24 m/s b) 48 d) 42

a) 4 m/s2 b) 5 d) 6

c) 3 e) 2

c) 3 e) 6

a) 10 s b) 7 d) 6

c) 8 e) 9

9. Un móvil que viaja con una velocidad de 40 m/s frena a razón constante de 5 m/s2. ¿Luego de qué tiempo se detiene?

c) 36 e) 30

a) 4 m/s b) 7 d) 2

8. Un móvil parte con una velocidad de 8 m/s y una aceleración de 5 m/s2. Calcular el tiempo necesario para que su rapidez sea 38 m/s.

c) 20 e) 30

2. Un móvil empieza su movimiento a partir del reposo con una aceleración de 6 m/s2. Determine su rapidez al cabo de 8 s.

c) 3 e) 2

7. Un móvil es acelerado a razón de 4 m/s2 hasta alcanzar una rapidez de 24 m/s luego de 5 s. ¿Cuál fue su rapidez inicial?

a: _________________________ V0: _________________________ VF:_________________________ t: _________________________ d: _________________________

a) 12 m/s b) 18 d) 24

a) 4 m/s2 b) 5 d) 6

6. Un móvil con MRUV aumenta su velocidad de 20 m/s a 50 m/s en 10 s. Determine el valor de su aceleración.

VF

V0



c) 15 e) 25

5. Un móvil con MRUV aumenta su velocidad de 12 m/s a 30 m/s en 6 s. Determine el valor de su aceleración.

V



a) 21 m/s b) 43 d) 23

Movimiento _________

a

4. Un móvil parte con una velocidad de 8 m/s con una aceleración constante de 3 m/s2. Hallar la rapidez luego de 5 s.

a) 6 s b) 7 d) 9

c) 10 e) 8

3. Un móvil parte con una velocidad de 2 m/s y se mueve a razón de 4 m/s2. Determine la rapidez adquirida luego de 5 s.

10. Un móvil que viaja con una velocidad de 50 m/s frena a razón constante de 10 m/s2. ¿Luego de qué tiempo se detiene?





72

a) 20 m/s b) 18 d) 13

c) 24 e) 22

a) 8 s b) 7 d) 5

c) 6 e) 4

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Para Reforzar Analizando la aceleración, completa correctamente los espacios en blanco e indica si el movimiento es acelerado o desacelerado. 1.

2.

3.



4.



Formando líderes con una auténtica educación integral

73

Física - 1ro Sec. 5.

6.

7.

8. 2s

9.



74

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Capítulo

La Gravedad

11

Seguramente alguna vez nos hemos preguntado por qué al saltar, retornamos al suelo, o por qué las hojas de los árboles y las manzanas caen y nos hemos respondido que es debido a que la Tierra nos atrae hacia el piso y que está presente en nuestra experiencia cotidiana, ya que nos mantiene unidos a la Tierra. Si no existiera esta atracción, al ser impulsados hacia el exterior (al saltar, por ejemplo), seguramente resultaríamos perdidos en el espacio. Esta atracción es debido a la fuerza gravitacional y es la responsable de los movimientos a gran escala en todo el universo, ya que es la que hace que los planetas sigan órbitas predeterminadas alrededor del Sol. Isaac Newton fue la primera persona en darse cuenta de que la causa de que las cosas caigan en la Tierra y de que los planetas y las estrellas se mantengan en movimiento era la misma, la atracción gravitatoria; a él le debemos la primera teoría general de la gravitación, expuesta en su obra "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" (Principios Matemáticos de la Filosofía Natural).

Formando líderes con una auténtica educación integral

75

Física - 1ro Sec. La gravedad y el campo gravitatorio La fuerza gravitacional es la atracción que experimentan dos objetos debido a sus masas. La palabra "gravedad" proviene del latín "gravis" que significa pesado. Se denomina campo gravitatorio a la región que rodea una masa, por ejemplo la Tierra y en la cual se da la atracción entre ella y otras masas. La fuerza de la gravedad también existe en la Luna. Pero por ser la Luna de menor masa y de menor tamaño que la Tierra, la atracción que se siente en la Luna es más pequeña que la atracción terrestre. ¿Alguna vez has visto imágenes de un astronauta saltando en la superficie de la Luna? Es un campeón, puede llegar a saltar más de diez metros de longitud. Debido a que la Luna lo atrae con menor intensidad de lo que sería atraído si saltara en la Tierra. Mientras que los físicos todavía hoy no han descubierto la partícula portadora de la gravedad, predicen la existencia de esta partícula y la llaman el "gravitón".

Aceleración de la gravedad (g) La aceleración de la gravedad es la aceleración que produce la fuerza de atracción gravitatoria entre dos cuerpos. En el caso de un cuerpo que es soltado a una altura sobre la superficie terrestre, la aceleración de la gravedad es la aceleración causada por la atracción que la Tierra ejerce sobre dicho cuerpo. La aceleración de la gravedad terrestre en alturas cercanas a la superficie terrestre tiene un valor promedio de:

Asimismo, la aceleración de la gravedad cambia con la latitud debido al movimiento de rotación terrestre y al achatamiento de la Tierra en los polos. Toma su máximo valor en los polos y su mínimo valor en la línea ecuatorial. gpolo = 9,8322 m/s2

gec = 9,7303 m/s2

gec = 9,7303 m/s2

gpolo = 9,8322 m/s2

Movimiento de caída libre Cuando un cuerpo está sometido sólo a la acción de la gravedad terrestre, es decir, su movimiento dependerá sólo de la fuerza gravitatoria y no de otras influencias como la resistencia del aire, entonces este cuerpo se encontrará en caída libre. Se dice que un cuerpo se encuentra con movimiento de caída libre cuando su aceleración es la aceleración de la gravedad. Por ejemplo, al soltar una pelota desde una altura determinada:

g = 9,8 m/s2

Aire

Variación de la aceleración de la gravedad terrestre La aceleración de la gravedad de la Tierra (como la de todo planeta), tiene su valor máximo en la superficie terrestre y disminuye a medida que nos alejamos de ésta. Además, la gravedad de un planeta también depende de su masa, cuanto mayor sea la masa del planeta (manteniendo el mismo tamaño), mayor intensidad tendrá su campo gravitatorio. Es por ello que la aceleración de la gravedad terrestre disminuye al introducirse en el interior de la Tierra, ya que cada vez una porción mayor de planeta queda por «encima», y cada vez es menos la masa que queda por «debajo». En el centro de la Tierra, hay una enorme presión por el peso de todo el planeta, pero la gravedad es nula, como en el espacio exterior.

Está en caída libre si no se considera los efectos de la resistencia del aire.

Aire

No está en caída libre porque se considera los efectos de la resistencia del aire.

Los casos de un cuerpo con movimiento de caída libre son:

Punto muy lejano (g ≈ 0)

R R

Elíptico

g = 2,45 m/s2

g = 9,8 m/s2

(g = 0) Centro de la Tierra

Variación de la aceleración de la gravedad terrestre con la altura.

76

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Resolviendo en clase Relaciona cada alternativa de la columna izquierda con su respectivo significado de la columna derecha.

SIGNIFICADO ALTERNATIVA

a. Movimiento de un cuerpo causado únicamente por la fuerza de gravedad.

Gravedad

b. Planteó la Ley de Gravitación Universal. Principia Mathematica

Philosophiae Naturalis



Movimiento Elíptico

c. Movimiento de la Luna alrededor de la Tierra.

d. Movimiento de un cuerpo soltado a cierta altura sobre la superficie terrestre.



Gravis

e. Atracción entre dos cuerpos debido a sus masas.

Isaac Newton  

f. Fuerza de atracción que ejerce la Tierra sobre los cuerpos cercanos a su superficie.

Movimiento Parabólico

g. Impide que un cuerpo realice movimiento de caída libre durante su vuelo.

Aceleración de la gravedad



Peso

h. Término en latín, del cual proviene la palabra gravedad.

i. Movimiento de un proyectil lanzado en forma inclinada desde la superficie terrestre. j. Obra publicada por Isaac Newton.

9,8 m/s2

Movimiento Vertical

k. Aceleración producida en un cuerpo con movimiento de caída libre.

Resistencia del aire

l. Valor promedio de la aceleración de la gravedad en la superficie terrestre.

Caída Libre

Formando líderes con una auténtica educación integral

77

Física - 1ro Sec. Completa correctamente los espacios en blanco. 1. …………………………. propuso la primera teoría general de la gravitación, expuesta en su obra «Philosophiae Naturalis Principia Mathematica».

2. En la superficie de la Luna, la atracción gravitatoria es …………………………….. que en la superficie terrestre.

3. La ……………..……………. es la atracción que experimentan dos objetos debido a sus masas.

4. La palabra gravedad proviene del latín ………………………. que significa ……………………..

5. La aceleración de la gravedad terrestre en las proximidades de la superficie terrestre tiene un valor promedio de …………………………………

6. La aceleración de la gravedad de un planeta tiene su valor ………………………. en la superficie del planeta y …………………………… a medida que nos alejamos de ésta.

7. El valor de la aceleración de la gravedad ………………………… al introducirnos en el interior de un planeta y es ………………. en el centro del planeta.

8. El valor de la aceleración de la gravedad en los polos es ……………………… que en el Ecuador.

9. Se dice que un cuerpo se encuentra en …………………………………………………………….. cuando su movimiento sólo depende de la fuerza gravitatoria y no de otras influencias.

10. Los casos de un cuerpo con movimiento de caída libre son: ........................................, ……………………..………….... y ………………………………………………….………….... .

78

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Para Reforzar Test Indicar la veracidad ( V ) o falsedad ( F ) de cada una de las siguientes proposiciones en el casillero correspondiente. Ten en cuenta que si la proposición es falsa, deberás sustentar tu respuesta.

N°

PROPOSICIÓN  

SUSTENTACIÓN

1. La fuerza gravitacional es el fenómeno de

repulsión que se ejercen entre dos cuerpos.

2. La palabra gravedad proviene del latín "gravis",

que significa "ligero".    

3. La aceleración de la gravedad es la aceleración

producida por la fuerza de atracción gravitatoria.    

4. La aceleración de la gravedad tiene su valor

mínimo en la corteza del planeta.    

5. La aceleración de la gravedad en la superficie

terrestre tiene un valor promedio de 9,8 m/s2.    

6. En el centro de la Tierra la aceleración de la

gravedad es nula.  

7. En el ecuador la aceleración de la gravedad es

mayor que en los polos. 

8. En el movimiento de caída libre se considera la

resistencia del aire.    

9. El movimiento de caída libre sólo puede ser

vertical.    

10. La luna se encuentra en un movimiento de caída libre alrededor de la Tierra.  

Formando líderes con una auténtica educación integral

79

Física - 1ro Sec. Alternativas múltiples

6. En el centro de la Tierra, la aceleración de la gravedad llega a tener el valor de:

Marca la alternativa correcta en cada caso. A) 9,8 m/s2 B) 10 m/s2 C) 9,6 m/s2 D) 9,2 m/s2 E) cero m/s2

1. Dos cuerpos experimentan la atracción gravitatoria, debido a sus: A) tamaños B) masas C) volúmenes D) velocidades E) temperaturas

7. En la superficie terrestre la aceleración de la gravedad tiene un valor real promedio de: A) 9,8 m/s2 B) 10 m/s2 C) 9,6 m/s2 D) 9,2 m/s2 E) cero m/s2

2. La aceleración de gravedad en la Luna es ………………… que la aceleración de gravedad en la Tierra. A) mayor B) menor C) igual D) el doble E) el triple

8. Un cuerpo con movimiento de caída libre, puede tener trayectoria: A) rectilínea B) parabólica C) elíptica D) A y B E) A, B y C

3. La palabra gravedad proviene del latín «gravis» que significa: A) ligero B) masa C) pesado D) grande E) granito 4. Propuso la primera teoría general de la gravitación en su obra Philosophiae Naturales Principia Mathematica: A) Aristóteles B) Arquímedes C) Galileo D) Newton E) Einstein La aceleración de gravedad terrestre en los polos es …………………. que en la línea ecuatorial. A) igual B) menor C) mayor D) la mitad E) la tercera parte

80

9. En el movimiento de caída libre: I. La aceleración del móvil es la aceleración de la gravedad II. Se considera la resistencia del aire III. No se considera la resistencia del aire.

Son correctas: A) Solo I B) Solo II D) I y II

C) Solo III E) I y III

10. La Luna realiza alrededor de la Tierra:

I. Un movimiento de caída libre II. Un movimiento elíptico III. Un movimiento circunferencial



Son correctas: A) solo I B) solo II D) I y II

C) solo III E) I y III

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

CRUCIFÍSICA 1 2

3

4 6

5

7

8 9

10

HORIZONTAL

VERTICAL

5. La palabra ..................... proviene del latín "gravis"

1. La Luna se encuentra en caída libre en torno a la Tierra, describiendo una trayectoria …………………

6. En el movimiento de caída libre se desprecia los efectos de la resistencia del …………….. 7. Científico que propuso la Ley de gravitación universal.

2. La primera teoría general de la gravitación se expuso en la obra Philosophiae Naturalis …………………. Mathematica.

9. Un proyectil lanzado horizontalmente desde alguna altura; considerando caída libre, realizará un movimiento …………………….

3. Al soltar un cuerpo en las proximidades de la superficie terrestre, éste describe una trayectoria …………...........

10. Es la fuerza de gravedad que ejerce la Tierra sobre un cuerpo cercano a su superficie.

4. La palabra gravedad proviene del latín "gravis", que significa …………………….. 8. En el vacío, un cuerpo lanzado en la cercanía de la superficie terrestre, realizará un movimiento de caída ……………….

Formando líderes con una auténtica educación integral

81

Física - 1ro Sec.

Movimiento Vertical de Caída Libre (M.V.C.L.)

Capítulo

12

El tiro vertical, al igual que la caída libre es un movimiento uniformemente acelerado sujeto a la aceleración de la gravedad. La diferencia es que en el tiro vertical hacia arriba, la aceleración se opone al movimiento inicial del objeto. Un ejemplo te tiro vertical sería arrojar una manzana hacia arriba.

82

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec. Concepto Se llama movimiento vertical de caída libre (MVCL), al movimiento vertical que describen los cuerpos, por acción de su propio peso, despreciando la resistencia del aire. Sabemos que, antiguamente, no se conocía que la Tierra era esférica, por lo que se consideraba que todas las verticales eran paralelas; sin embargo, hoy sí se conoce este hecho, por lo que nos damos cuenta que para cada posición sobre el globo terrestre, se tendrá una vertical relativa a ese lugar, que coincidirá con el radio terrestre.

Eso significa que todo cuerpo con movimiento vertical de caída libre cambiará su rapidez en 10 m/s por cada segundo de movimiento. Así, si pasan dos segundos, su rapidez cambiará en 20 m/s; si pasan 3s, su rapidez cambiará en 30 m/s; etc. Entonces, g=10 m/s2, quiere decir: m m m 20 30 s = s = s = ... g = 10 2 = 1s 2s 3s s 10

m

Por ejemplo, analicemos un cuerpo lanzado verticalmente hacia arriba con una rapidez inicial de 40 m/s: V=0

¿Por qué sin aire?

Porque si el cuerpo es soltado en el aire, éste experimenta una oposición a su movimiento de caída libre. Sin embargo sin aire (en el vacío) no sucede nada de eso. En el vacío la caída de los cuerpos es independiente de su masa, forma y volumen.

Pluma

1s

1s

m 10 s

m 10 s Movimiento desacelerado

Movimiento acelerado

1s

1s

m 20 s

m 20 s

Bolita acero

g = 10 m/s2

1s

1s

m 30 s

m 30 s 1s

1s

m 40 s

m 40 s

Características t

t

Para un cuerpo que realiza un movimiento vertical de caída libre según como se muestra en la figura. V=0

Hmáx t

t

V0

Aceleración de la gravedad (g) Como hemos estudiado anteriormente, la aceleración de todo cuerpo en caída libre es la aceleración de la gravedad. En las proximidades de la superficie terrestre, la aceleración de la gravedad tiene un valor promedio de: g = 9,8 m/s2 Por fines prácticos, usualmente haremos la siguiente aproximación: ¿Qué significa que la aceleración de la gravedad tenga un valor de 10 m/s2? g ≈ 10 m/s2

V0

• El tiempo de subida es igual al tiempo de bajada. • El tiempo de subida se calcula con la fórmula: • • • •

Formando líderes con una auténtica educación integral

t = V0 g

Donde: V0 = rapidez de lanzamiento g = aceleración de la gravedad

Para el movimiento mostrado en la figura, el tiempo de permanencia en el aire es el doble del tiempo de subida. Cuando el cuerpo alcanza su altura máxima, su velocidad es nula. La rapidez con que impacta el cuerpo en el piso es igual a la rapidez con que se disparó verticalmente hacia arriba. En la subida el movimiento es desacelerado y en la bajada es acelerado. 83

Física - 1ro Sec.

Resolviendo en clase completa Completa correctamente los espacios en blanco con los valores de la velocidad. Considerar: g = 10 m/s2. 1. 20

2.

m s

3.

m s

1s

1s

m s

m s

m s

m 60 s 1s

1s m s

m s

3. 1s

m ms

30 s 1s

1s

6.

m s m

4. 2s

1s

60

s

1s

m ms

1s

s

3s

1s

1s

ms s

1s

84

1s

m s

m s

m s

m s m s

40

1s 4s

m s m s

m s

1s

1s

1s

1s 2s

1s 2s

m s m s

8. 3s

1s

m s

m s 1s

50

2s

m s

1s

2s

1s

1s 40

m s

4s

2s

m m ss

m s

m s

m 40 s s 4s

m 70m ss

m s

2s

1s

1s

mm 60 s s

3s

1s

1s

m

m

ms s

2s

1s

1s

m

m

ms s

7.

4.

7.

m s

1s

m s

m 70 s

m s

1s

m s

m s

1s

5.

1s

m s

1s

6.

m s

m 30 s

1s

m s m s m s

5.

m s

3s m s

Formando líderes con una auténtica educación integral

50

Física - 1ro Sec. 9.

9.

m s

m s

m s

1s

1s m s

1s m s

1s

1s

1s

1s

1s

m s

m s

m s 1s

m s

1s

1s

1s m s

1s

1s

m s

m s

m s

10.

m s

1s

3s

3s

3s

m s

Alternativas múltiples Marca la alternativa correcta en cada caso. Considerar: g = 10 m/s2.

D) 2 s

B) 8 s

D) 16 s

B) 11 s

D) 13 s

1s m s

4s

m s

4s m s

m s

4. Un cuerpo se lanza verticalmente hacia arriba y permanece en el aire durante 8 s. Determinar el tiempo que demoró en bajar. B) 16 s

A) 2 s

D) 3 s

B) 4 s

E) 12 s

C) 5 s E) 6 s

6. Un cuerpo se lanza verticalmente hacia arriba con una rapidez de 50 m/s. Calcular el tiempo que demora en subir.

C) 10 s

A) 8 s

E) 12 s

D) 5 s

B) 7 s

C) 6 s E) 4 s

7. Un cuerpo se lanza en forma vertical hacia arriba con una rapidez de 40 m/s. Determinar el tiempo que demora en alcanzar el punto más alto de su trayectoria.

C) 12 s

A) 8

E) 14 s

D) 4

Formando líderes con una auténtica educación integral

C) 4 s

5. Un cuerpo es lanzado verticalmente hacia arriba con una rapidez de 30 m/s. Calcular el tiempo de subida.

E) 10 s

3. Un cuerpo se lanza verticalmente hacia arriba, demorando en bajar 6 s. Determinar el tiempo de permanencia en el aire. A) 10 s

m s

C) 3 s

2. Un cuerpo al ser lanzado hacia arriba, demora 8 s en bajar. Determine el tiempo que demora en subir. A) 6 s

m s

D) 2 s

1. Un cuerpo al ser lanzado hacia arriba, demora 5 s en bajar. Determine el tiempo que demora en subir. B) 5 s

m s

A) 6 s

Calculando el tiempo

A) 4 s

4s

1s

3s

1s

m s

4s

m s

1s

m s

m s

m s

m s

1s

m s

1s m s

1s

m s

m s

m s

1s

m s

1s

m s

m s

10.

B) 10

C) 5 E) 2 85

Física - 1ro Sec. 8. Un cuerpo se lanza verticalmente hacia arriba con una rapidez de 70 m/s. Determinar el tiempo de permanencia en el aire. A) 10 s B) 12 s D) 16 s

C) 14 s E) 20 s

A) 70 m/s

C) 14 s E) 18 s

10. Una piedra se lanza desde el piso con una rapidez de 45 m/s verticalmente hacia arriba. Determinar el tiempo que demora en regresar a tierra. A) 4 s B) 9 s D) 4,5 s

B) 50 m/s

D) 35 m/s

9. Un cuerpo se lanza desde el piso con una rapidez de 80 m/s verticalmente hacia arriba. Determinar el tiempo que demora en regresar a tierra. A) 10 s B) 12 s D) 16s

5. Un cuerpo es lanzado desde el piso verticalmente hacia arriba y demora 7 s en bajar. Determinar la rapidez con que impacta en el piso. C) 140 m/s E) 150 m/s

6. Un cuerpo es lanzado verticalmente hacia arriba, demorando cierto tiempo para subir. Determinar la rapidez del cuerpo cuando pasa por el punto más alto de su trayectoria. A) 20 m/s

B) 40 m/s

D) 10 m/s

C) 50 m/s E) 0 m/s

7. Un cuerpo se lanza verticalmente hacia arriba con cierta velocidad. Si demora en el aire un tiempo de 12 s, calcule la velocidad con que fue lanzado.

C) 8 s E) 7 s

Calculando la rapidez 1. Un cuerpo es lanzado verticalmente hacia arriba, demorando en subir 2 s. Calcular la rapidez con que se lanzó. A) 10 m/s B) 20 m/s D) 40 m/s

C) 30 m/s E) 60 m/s

2. Un cuerpo es lanzado verticalmente hacia arriba, demorando en subir 9 s. Calcular la rapidez con que se lanzó. A) 60 m/s B) 80 m/s D) 120 m/s

86

C) 60 m/s E) 120 m/s

D) 60 m/s

C) 40 m/s E) 80 m/s

8. Un cuerpo permanece en el aire por espacio de 18 s. Calcule la rapidez con que se lanzó verticalmente hacia arriba. A) 40 m/s

B) 50 m/s

D) 70 m/s

A) 150 m/s

B) 75 m/s

D) 45 m/s

C) 100 m/s E) 50 m/s

4. Un cuerpo es lanzado verticalmente hacia arriba y demora 4 s en bajar. Determinar con qué rapidez retorna al lugar de lanzamiento. A) 20 m/s B) 80 m/s D) 40 m/s

B) 30 m/s

C) 60 m/s E) 90 m/s

9. Un cuerpo lanzado desde el piso verticalmente hacia arriba permanece en el aire durante 15 s. Calcule la velocidad con que impacta en el piso.

C) 90 m/s E) 180 m/s

3. Un cuerpo demora en bajar 5 s. Determinar la rapidez con que se lanzó verticalmente hacia arriba. A) 10 m/s B) 30 m/s D) 150 m/s

A) 10 m/s

C) 30 m/s E) 0 m/s

10. Un cuerpo lanzado desde el piso verticalmente hacia arriba permanece en el aire durante 14 s. Calcule la rapidez del cuerpo cuando se encontró en su máxima altura. A) 70 m/s

B) 35 m/s

D) 140 m/s

C) 40 m/s E) 0 m/s

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Para Reforzar Test Indicar la veracidad ( V ) o falsedad ( F ) de cada una de las siguientes proposiciones en el casillero correspondiente. Ten en cuenta que si la proposición es falsa, deberás sustentar tu respuesta.

N°

PROPOSICIÓN  

1.

Durante el movimiento vertical de caída libre se



considera la resistencia del aire.    

2.

Aristóteles analizó experimentalmente la caída



de los cuerpos.    

3.

Galileo realizó experimentos sobre la caída de



los cuerpos.    

4.

Los cuerpos soltados en el vacío estarán en caída



libre.    

5.

Los cuerpos pesados descienden, en caída libre,



más rápido que los ligeros.  

6.

La aceleración de la gravedad tiene un valor



aproximado de 10 m/s2.    

7.

El movimiento de subida de un cuerpo es



desacelerado.    

8.

Cuando el cuerpo desciende en caída libre,



su rapidez disminuye.    

9.

Cuando un cuerpo alcanza su altura máxima,



su velocidad es nula.    

10.

El movimiento vertical de caída libre es un caso



particular del MRUV.  

Formando líderes con una auténtica educación integral

SUSTENTACIÓN

87

Física - 1ro Sec. Alternativas múltiples Marca la alternativa correcta en cada caso.

6. Un cuerpo es lanzado verticalmente hacia arriba, demorando en subir 5 s. Calcular la rapidez con que se lanzó.

Considerar: g = 10 m/s2.

1. Un cuerpo se lanza verticalmente hacia arriba con una rapidez de 70 m/s. Calcular el tiempo que demora en subir.

A) 4 s

B) 9 s

D) 5 s

C) 8 s E) 7 s

2. Un cuerpo se lanza verticalmente hacia arriba con una rapidez de 80 m/s. Determinar el tiempo de permanencia en el aire.



A) 10 s

B) 16 s



D) 12 s

C) 14 s E) 15 s

3. Una piedra se lanza desde el piso con una rapidez de 35 m/s verticalmente hacia arriba. Determinar el tiempo que demora en regresar a tierra.



A) 4 s

B) 9 s



D) 3,5 s

A) 6 s

B) 8 s



D) 9 s

E) 7 s

C) 10 s

A) 3 s



D) 2 s

88

B) 16 s

B) 20 m/s



D) 50 m/s

C) 30 m/s E) 60 m/s

7. Un cuerpo demora en bajar 9 s. Determinar la rapidez con que se lanzó verticalmente hacia arriba.



A) 10 m/s

B) 45 m/s



D) 150 m/s

C) 180 m/s E) 90 m/s

8. Un cuerpo es lanzado desde el piso verticalmente hacia arriba y demora 2,5 s en bajar. Determinar la velocidad con que impacta en el piso.



A) 75 m/s

B) 50 m/s



D) 25 m/s

C) 140 m/s E) 150 m/s

9. Un cuerpo se lanza verticalmente hacia arriba con cierta velocidad. Si demora en el aire un tiempo de 15 s, calcule la velocidad con que fue lanzado.



A) 25 m/s

B) 35 m/s



D) 60 m/s

C) 40 m/s E) 75 m/s

E) 12 s

5. Un cuerpo se lanza verticalmente hacia arriba y permanece en el aire durante 6 s. Determinar el tiempo que demoró en bajar.



A) 40 m/s

C) 8 s

4. Un cuerpo al ser lanzado hacia arriba, demora 9 s en bajar. Determine el tiempo que demora en subir.





C) 6 s E) 12 s

10. Un cuerpo lanzado desde el piso verticalmente hacia arriba permanece en el aire durante 13 s. Calcule la rapidez con que impacta en el piso.



A) 130 m/s

B) 75 m/s



D) 65 m/s

C) 30 m/s E) 0 m/s

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Capítulo

Resistencia del Aire

13

Todos hemos podido observar alguna vez los efectos que produce el aire sobre un avión de papel durante su vuelo, o al soltar una hoja de papel o una pluma desde alguna altura. A continuación presentamos algunas situaciones en las que se considera la resistencia del aire como un factor importante para el comportamiento de los cuerpos, que son estudiados por la aerodinámica.

Formando líderes con una auténtica educación integral

89

Física - 1ro Sec. La aerodinámica La aerodinámica es la parte de la mecánica de fluidos que estudia los fenómenos que acompañan a todo movimiento entre un cuerpo y el aire que lo rodea.

El salto retardado del paracaidista Pensemos en los heroicos saltos de los deportistas soviéticos, maestros de paracaidismo, que han logrado lanzarse desde una altura de cerca de 10 km y no abren sus paracaídas hasta haber recorrido una parte considerable de su camino. Sólo entonces tiran de la argolla y bajaron los últimos cientos de metros planeando en sus "paracaídas".

raría mucho menos y la velocidad final que desarrollaría el paracaidista sería enorme. Pero la resistencia del aire evita el incremento de la velocidad. Durante el salto retardado, la velocidad que lleva el cuerpo del paracaidista aumenta únicamente durante los primeros diez segundos, es decir, durante los primeros centenares de metros. Al aumentar la velocidad, crece tanto la resistencia del aire (que guarda proporción con el valor de la velocidad), que pronto llega un momento, a partir del cual, la velocidad permanece invariable. El movimiento acelerado pasa a ser uniforme. En general, el tiempo que dura la caída acelerada del paracaidista depende de su propio peso y suele ser de unos 12 segundos o algo menos. Durante esta decena de segundos tiene tiempo de descender entre unos 400 y 450 metros y alcanzar una velocidad de cerca de 50 m/s. El resto del camino, hasta que abre el paracaídas, transcurre ya con movimiento uniforme, a esta misma velocidad. De igual manera, aproximadamente, caen las gotas de lluvia. La única diferencia consiste en que, el primer período de la caída de estas gotas, es decir, cuando su velocidad aumenta aún, dura cerca de un segundo. Por consiguiente, la velocidad final de las gotas de lluvia no es tan grande como la de los paracaidistas que se lanzan en salto retardado. Esta velocidad suele oscilar entre 2 y 7 m/s, según sean las dimensiones de las gotas.

El Bumerang El bumerang es un arma muy original, que puede considerarse como la creación más perfecta de la técnica del hombre primitivo y que durante muchos años fue la admiración de los científicos. Efectivamente, las figuras tan extrañas e intrincadas que describe el bumerang en el aire pueden preocupar a cualquiera.

Salto de deportistas rusos desde una gran altura. Muchos piensan, que, al caer como una piedra, sin abrir el paracaídas, el deportista vuela hacia abajo como si fuera en el vacío. Si esto fuera así, es decir, si el cuerpo humano cayese en el aire lo mismo que en el vacío, dicho salto du90

Procedimiento de cazar con bumerang que emplean los australianos para sorprender a sus víctimas desde un escondite.

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec. La trayectoria que sigue el bumerang (en caso de fallar el tiro) es la que indica la línea de puntos.

complicada, y, si no choca con ningún objeto de la habitación, vendrá a caer a nuestros pies.

En la actualidad, la teoría del vuelo del bumerang ha sido detalladamente elaborada y lo que parecía un prodigio ha dejado de serlo.

Los vehículos de fórmula 1

Nosotros no vamos a ocuparnos de estos interesantes pormenores. Diremos solamente, que la extraordinaria trayectoria que describe el bumerang es la resultante de la acción mancomunada de tres factores: 1) del impulso inicial con que se lanza, 2) de la rotación del propio bumerang y 3) de la resistencia del aire. Los australianos saben combinar instintivamente estos tres factores y cambian con habilidad el ángulo de inclinación del bumerang, la fuerza y la dirección del impulso con que lo lanzan, para conseguir los resultados apetecidos.

El experimento da mejor resultado si se le dan al bumerang la forma y las dimensiones que la figura muestra en tamaño natural. Es conveniente doblar un poco las ramas del bumerang en forma de hélice. Después de algún entrenamiento, puede conseguirse que este bumerang describa en el aire curvas complicadas y retorne al sitio de partida. Cuando nos hablan de la aerodinámica de un carro pensamos siempre en sus formas redondas, en las líneas fluidas y en un resultado estético proporcional a los avances que, se cree, la carrocería genera en velocidad. Respecto a la ley de la gravedad, la forma perfecta de un cuerpo que se desplaza en el aire es la de una gota. Respecto a las necesidades de la Fórmula 1, los requisitos poco tienen que ver con esta premisa pues se buscan otros resultados del paso del aire por encima de una carrocería. En el pasado, los carros tuvieron este perfil redondo adelante y que moría como una flecha atrás. Hoy son casi al revés.

Naturalmente, cualquier persona puede adquirir cierta práctica en este arte. Para ejercitarse dentro de una habitación hay que contentarse con un bumerang de cartulina, el cual puede recortarse de una tarjeta postal dándole la forma que se indica en la siguiente. Cada rama debe tener una longitud aproximada de 5 cm y un ancho algo menor de 1 cm. Si sujetamos un bumerang de este tipo, introduciéndolo debajo de la uña del dedo pulgar, y le damos un pequeño golpe en el extremo más próximo, de manera que el golpe resulte dirigido hacia adelante y un poco hacia arriba, el bumerang volará unos cinco metros, describirá suavemente una curva, que a veces suele ser muy

Aerodinámica en la fórmula 1. En un carro de Fórmula 1, los ingenieros buscan, por un lado, cortar el aire con el menor gasto posible de potencia del motor; por el otro, buscan obtener gran apoyo. O sea, dos parámetros opuestos que deben convivir en perfecta armonía. Cada pieza de la carrocería tiene su razón de ser y su función. Los túneles de viento donde estudian esas formas y el funcionamiento de todos los elementos que manejan el flujo de aire son centros secretos donde se trabaja sin parar en investigaciones. La clave de Ferrari está, entre otras cosas, en sus formas. Pero los otros equipos ignoran cuáles son los puntos favorables, y ahí tienen una distancia urgente por descontar.

Formando líderes con una auténtica educación integral

91

Física - 1ro Sec. El interés en la aerodinámica data de fines del siglo XIX. Un ejemplo muy contundente es la fabricación del «cazarecords» eléctrico Jamais Contente, de Camile Jenatzy. Este alcanzaba los 100 km/h en 1899. Tenía una carrocería en forma de huso muy estilizada, pero que no cubría los ejes, las ruedas ni al piloto.

Maqueta en el túnel de viento

Un túnel de viento es un edificio que puede ocupar un par de manzanas y en cuyo centro hay una enorme turbina, de unos 5 a 7 metros (3 pisos) de altura que chupa aire de la calle y lo impulsa a unos 250 km/h a una cámara en la cual se coloca la maqueta a escala del carro (o el verdadero) pues ya los túneles son al tamaño real, como los de Ferrari y Renault. El piso se mueve por debajo del carro y hace girar las ruedas a la misma velocidad, como una banda rodante que camina hasta 300 km/h. El granulado de esa banda se modifica para hacerlo lo más similar al pavimento que habrá en la siguiente pista real.

Aún en los primeros años de vida del automóvil, ya había quien se planteaba la necesidad de vencer la resistencia aerodinámica. Aquí te contamos quiénes fueron los precursores de esa actividad y los modelos que hicieron historia por diseño y resultados.

El Alfa Romeo del conde Ricotti, de 1914, es otro claro ejemplo de lo que los diseñadores entendían por aerodinámica antes de la Primera Guerra. Un vehículo sumamente extraño para nuestros ojos, pero que marcaba la pauta a seguir. Sin embargo, durante el período entre guerras hubo detalles que no se tuvieron en cuenta y que retrasaron el progreso: la influencia del suelo y considerar la aerodinámica sólo en dos dimensiones.

En el terreno deportivo es perceptible el progreso de la aerodinámica en tres fases. Se nota una preocupación por la forma, bien perceptible a finales de los años treinta en los Auto Union y Mercedes completamente carenados. La segunda fase corresponde a principios de los sesenta, principalmente a partir del Lotus 25. Para ese tiempo, los ingenieros trabajaban tanto en conseguir una forma aerodinámica como en reducir al máximo la superficie. La tercera fase se dió a consecuencia de la segunda: los autos se volvieron tan estilizados que tenían problemas de apoyo en el eje delantero. Para evitarlo se comenzaron a instalar pequeñas aletas que aumentaban la adherencia. Si los alerones delanteros surgieron por problemas aerodinámicos, el trasero nació a consecuencia del aumento de potencia de los motores.

92

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Resolviendo en clase Test Indicar la veracidad ( V ) o falsedad ( F ) de las siguientes proposiciones. Ten en cuenta que si la proposición es falsa, deberás sustentar tu respuesta.

Nº

PROPOSICIÓN

1.

La resistencia del aire sobre un cuerpo es estudiado por la aerodinámica.    

2.

La aerodinámica es una parte de la mecánica de fluidos.    

SUSTENTACIÓN

3. La fuerza de resistencia del aire es proporcional al valor de la velocidad.     4. Un cuerpo en caída rodeado de aire, se encuen tra en caída libre.     5.   6.

En presencia del aire, el tiempo de caída de un cuerpo es independiente de su peso.  

7.   8.   9.

La resistencia del aire puede modificar la trayectoria del movimiento de un cuerpo.  

10.

Los prototipos de vehículos de fórmula 1 son probados en túneles de viento.    

11.

Los conceptos de aerodinámica se aplican en la fabricación de vehículos de fórmula 1.    

12.

Los fabricantes intentan hacer un vehículo de fórmula 1 que tenga gran superficie.    

La fuerza de resistencia del aire trata de evitar el incremento de velocidad.    

Si el aire no ejerciera resistencia, las gotas de lluvia al caer, tendrían mayor velocidad.   El bumerang realiza un movimiento sólo de traslación en el aire.    

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93

Física - 1ro Sec. Alternativas múltiples Marca la alternativa correcta en cada caso. 1. La fuerza de resistencia del aire que afecta la caída de una pluma soltada desde cierta altura es estudiada por la: A) estática B) aerodinámica C) hidrostática D) cinemática E) termodinámica 2. Al lanzar un avión de papel, considerando la resistencia del aire, durante su vuelo realiza:

I. Un movimiento de caída libre II. Un movimiento rectilíneo III. Un movimiento curvilíneo



Son correctas: A) Sólo I C) Sólo III D) I y II

B) Sólo II E) I y III

3. Una manzana soltada desde cierta altura demora 4 s en llegar al piso con un movimiento de caída libre. Si consideramos la resistencia del aire, al soltar la manzana desde la misma altura demorará en llegar al piso: A) más de 4 s B) menos de 4 s C) 4s D) 2s E) 3s 4. Si el aire no ejerciera resistencia, las gotas de agua al caer, tendrían ……………………… velocidad. A) menor C) mayor D) la mitad de

B) igual E) despreciable

5. La fuerza de resistencia del aire, trata de evitar el incremento de …………………. del cuerpo en movimiento. A) masa C) volumen D) densidad

94

B) velocidad E) peso

6. Una piedra se deja caer desde el tercer piso de un edificio, teniendo en cuenta la resistencia del aire, la piedra impacta en el piso con una velocidad de 10 m/s. Si la piedra hubiera estado en caída libre la velocidad de impacto en el piso hubiera sido: A) mayor que 10 m/s B) menor que 10 m/s C) 10 m/s D) 5 m/s E) 8 m/s 7. Al aumentar la rapidez de un cuerpo que se encuentra volando en el aire, la fuerza de resistencia del viento: A) disminuirá B) se mantendrá igual C) aumentará D) se reducirá a la mitad E) se reducirá a la tercera parte 8. Las gotas de lluvia al caer, debido a la resistencia del aire tienen un movimiento acelerado sólo durante los primeros segundos, luego de esto, su rapidez se puede considerar: A) creciente B) decreciente C) constante D) nula E) variable 9. Un bumerang, durante su vuelo por el aire realiza: I. Un movimiento de caída libre II. Un movimiento de rotación III. Un movimiento de traslación Son correctas: A) Sólo I C) Sólo III D) I y II

B) Sólo II E) II y III

10. Los vehículos de fórmula 1 tratan de vencer la fuerza de resistencia del aire para alcanzar mayores ……………….. A) masas B) velocidades C) volúmenes D) densidades E) peso

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Física - 1ro Sec.

Para Reforzar Relaciona cada alternativa de la columna izquierda con su respectivo significado de la columna derecha.



SIGNIFICADO

a.

Máquina para moler cuyo mecanismo es impulsado por el viento.



aerodinámica

b. Aeronave provista de alas, cuya sustentación y avance son

consecuencia de uno o varios motores.

c.

Es la fuerza de oposición al incremento de velocidad que genera



el aire sobre un cuerpo en movimiento.

d. Construcción diseñada para experimentar los efectos que puede

ALTERNATIVA Resistencia

Paracaídas

Atmósfera

Aerodinámica



producir el viento sobre un vehículo.

e.

Sus capas son: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera y



exosfera.

f.

Estudia el movimiento de los cuerpos rodeados por aire.

Aeroplano

g.

Artefacto que sirve para moderar la velocidad de caída de los

Bumerang



cuerpos que se arrojan desde las aeronaves.

h. Embarcación muy ligera provista de velas para ser impulsadas por

Aire

Molino de viento



el viento.

i.

Mezcla de gases que rodea la Tierra.

Túnel de viento

j.

Arma delgada y curva que al ser lanzada, debido a la rotación,

Velero



puede volver al punto de lanzamiento.

Formando líderes con una auténtica educación integral

95

Física - 1ro Sec.

CRUCIFÍSICA 1 2

3

4

5

6

7

8

HORIZONTAL

VERTICAL

2. Parte de la mecánica de fluidos que estudia el movimiento de un cuerpo rodeado por aire.

1. Artefacto que sirve para moderar la velocidad de caída de los cuerpos que se arrojan desde las aeronaves.

5. Arma formada por una lámina de madera curvada que, lanzada con movimiento giratorio, puede volver al punto de partida. 7. Los prototipos de Fórmula 1 se prueban en el «………….. de viento». 8. La fuerza de resistencia del aire es más intensa cuanto mayor es la ………………….. del cuerpo en movimiento.

96

3. La aerodinámica estudia los efectos de la …………………………. del aire sobre un cuerpo en movimiento. 4. La …………………. de los autos de carrera está diseñada para vencer la resistencia aerodinámica. 6. Las ……………. de agua, al llover, son afectadas por la resistencia del aire.

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Física - 1ro Sec.

Capítulo

Movimiento Parabólico de Caída Libre

14

El estudio de la balística parece haber ejercido siempre un fascinante atractivo, quizá debido a lo mucho que nos esforzamos en bombardearnos los unos a los otros. Sea como fuere. Galileo Galilei fue el primero en darse cuenta de que un proyectil que viaje a través de un medio que no le oponga resistencia, sigue una trayectoria parabólica bajo la influencia de la gravedad (La trayectoria es en realidad sólo casi parabólica, siempre que el vuelo sea tan corto que la Tierra pueda considerarse plana). Este notable descubrimiento es realmente de poca importancia para los cañones modernos. La trayectoria de un proyectil de alta velocidad que corta el aire es bastante más compleja que esta simple idealización. Se necesita un poderoso computador electrónico para seguir un misil; un "jardinero" puede realizar casi lo mismo sin esfuerzo con una bola de "béisbol" que se mueva lentamente. Todos los hemos hecho con dardos, piedras o con los chorros de la mangueras del jardín; todos hemos experimentado la magia ante la parábola descrita por pequeños platos o pelotas de goma, todo intuitivamente, sin un cálculo. Galileo percibió astutamente la situación como compuesta de dos movimientos independientes: un vuelo horizontal uniforme y una caída vertical gravitacional. El principio de inercia afirma que, una vez libre, la piedra se desplazará en la dirección en que se ha lanzado (horizontalmente) con rapidez constante eternamente, al menos en teoría. Además, sabemos que todos los objetos caen con una aceleración constante. Así, el proyectil, libre de cualquier otra influencia, caería a medida que avanza lateralmente, describiendo una elegante curva. Al final de la Primera Guerra Mundial (1918), cuando los éxitos de la aviación francesa e inglesa dieron fin a las incursiones aéreas enemigas, la artillería alemana puso en práctica, por primera vez en la historia, el bombardeo de ciudades enemigas situadas a más de cien kilómetros de distancia. El estado mayor alemán decidió emplear este nuevo procedimiento para batir la capital francesa, la cual se encontraba a más de 110 km del frente. Hasta entonces, nadie había probado este procedimiento. Los artilleros alemanes lo descubrieron casualmente. Ocurrió esto al disparar un cañón de gran calibre con un gran ángulo de elevación. Inesperadamente, sus proyectiles alcanzaron 40 km, en lugar de los 20 km calculados. Resultó, que estos proyectiles, al ser disparados hacia arriba con mucha inclinación y gran velocidad inicial, alcanzaron las altas capas de atmósfera, en las cuales, debido al enrarecimiento, la resistencia del aire es insignificante. En este medio, poco resistente, es donde este proyectil recorrió la mayor parte de su trayectoria, después de la cual cayó casi verticalmente a tierra. Esta observación sirvió de base a los alemanes para proyectar un cañón de gran alcance, para bombardear París desde una distancia de 115 km. Este cañón terminó de fabricarse con éxito, y durante el verano de 1918 lanzó sobre París más de trescientos proyectiles.

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97

Física - 1ro Sec. Elementos

Concepto Se llama movimiento parabólico de caída libre al movimiento que describen los cuerpos al ser lanzados en forma inclinada respecto a la vertical, determinado únicamente por la fuerza de gravedad y cuya trayectoria es una parábola. Este movimiento también se conoce como movimiento de proyectiles. Todo objeto que se lanza al espacio sin fuerza de propulsión propia se denomina, en general, proyectil.

Parábola

g

Vi

H θ

Alcance horizontal máximo

L

Probemos lanzando un proyectil con distintos ángulos de lanzamiento y con una rapidez de disparo determinada. Si el ángulo de lanzamiento es muy pequeño, el proyectil regresa muy rápido al piso, y si el ángulo es muy grande, entonces el proyectil se elevará más y tardará más tiempo en el aire pero avanzará muy lentamente en la horizontal. El ángulo de lanzamiento óptimo para obtener el mayor alcance horizontal de un proyectil es 45º. y 75º

60º

Vi : q : H : L :

Velocidad de lanzamiento Ángulo de lanzamiento Altura máxima Alcance horizontal o rango

Características • El movimiento del proyectil durante el ascenso es desacelerado y durante el descenso es acelerado. Cuando el proyectil termina el ascenso y empezará a descender alcanza su altura máxima, en ese momento adquiere una velocidad mínima y horizontal.

45º

Ascenso (movimiento desacelerado)

30º 15º

Vmín

Descenso (movimiento acelerado)

Vi

Para un proyectil lanzado con una rapidez determinada, el mayor alcance horizontal se logra idealmente con un ángulo de lanzamiento de 45º. Con ángulos distintos de 45º el alcance horizontal obtenido es más corto, e igual alcance horizontal para ángulos complementarios (par de ángulos que suman 90°, ejemplo: 30° y 60°; 15° y 75°). Si consideramos los efectos de la resistencia del aire, es decir, cuando la resistencia del aire es un factor para el movimiento del proyectil, el ángulo de lanzamiento para el máximo alcance horizontal es menor que 45º.

Vi

• La velocidad de impacto en el piso tiene el mismo valor que la velocidad de lanzamiento y el ángulo de impacto con el piso es igual al ángulo de lanzamiento • El tiempo de ascenso es igual al tiempo de descenso. • En el punto más alto su velocidad es mínima y además horizontal.

y

Vi

45º sin resistencia de aire

∠ 45º con resistencia de aire x

Si un cuerpo se lanza horizontalmente desde una cierta altura, se dice que su movimiento es semiparabólico.

h

45º con resistencia de aire

98

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Resolviendo en clase Test Indicar la veracidad ( V ) o falsedad ( F ) de las siguientes proposiciones. Ten en cuenta que si la proposición es falsa, deberás sustentar tu respuesta.

Nº

PROPOSICIÓN

1.   2.

Si un cuerpo se lanza horizontalmente de alguna altura, describirá una parábola.  

3.

Un proyectil es todo cuerpo que carece de fuerza de propulsión propia.    

4.

El movimiento parabólico es un caso de movimiento de caída libre.    

5.

El movimiento del proyectil durante el ascenso es acelerado.    

6.

El movimiento del proyectil durante el descenso es acelerado.    

7.

Cuando el cuerpo alcanza su altura máxima, adquiere su velocidad mínima.    

8.

La velocidad mínima para un cuerpo con movimiento parabólico es vertical.    

9.

El ángulo de disparo desde el piso y el ángulo de impacto en el piso son iguales.    

10.

Dos cuerpos disparados con igual rapidez y ángulos de 30º y 60º tendrán igual alcance horizontal o rango.    

11.

El alcance horizontal máximo se obtiene con un ángulo de inclinación de 45º.    

12.

Al disparar un cuerpo horizontalmente, realiza un movimiento "semiparabólico".      

SUSTENTACIÓN

Si un cuerpo se lanza verticalmente de alguna altura, describirá una parábola.    

Formando líderes con una auténtica educación integral

99

Física - 1ro Sec. Alternativas múltiples

6. Un proyectil se lanza en forma inclinada desde el piso, durante su ascenso, su rapidez:

Marca la alternativa correcta en cada caso. 1. La fuerza neta que actúa sobre un cuerpo con movimiento parabólico de caída libre es: A) fuerza eléctrica B) fuerza magnética C) peso D) fuerza elástica E) tensión 2. En las proximidades de la superficie terrestre, la aceleración de un cuerpo con movimiento parabólico de caída libre, tiene el valor de: A) 9,8 m/s2 B) 10 m/s2 C) 9,6 m/s2 D) 9,2 m/s2 E) cero 3. La trayectoria de un cuerpo lanzado en forma inclinada desde el piso, en el vacío será: A) rectilínea B) elíptica C) circunferencial D) parabólica E) horizontal 4. Al lanzar una piedra, durante su vuelo en el aire, ésta se denomina: A) móvil B) proyectil C) automóvil D) a y b E) a, b y c 5. Cuando un proyectil en movimiento parabólico de caída libre, alcanza su altura máxima, su velocidad es: A) vertical B) nula C) horizontal D) máxima E) oblicua

100

A) aumenta B) disminuye C) permanece constante D) se duplica E) se triplica 7. Un proyectil se lanza en forma inclinada desde el piso, durante su descenso, su rapidez: A) aumenta B) disminuye C) permanece constante D) se reduce a la mitad E) se reduce a la tercera parte 8. Cuando un cañón dispara proyectiles, el alcance horizontal máximo se logra con el ángulo de: A) 30º

B) 45º

D) 75º

C) 15º E) 60º

9. Un futbolista patea un balón de fútbol con un ángulo de lanzamiento de 15º; al caer, sin considerar la resistencia del aire, el ángulo de impacto del balón con el piso será: A) 30º

B) 45º

D) 75º

C) 15º E) 60º

10. Un cañón dispara en forma inclinada un proyectil con una rapidez de lanzamiento de 40 m/s; al impactar sobre el blanco que se encuentra en el mismo plano horizontal que el cañón, sin considerar la resistencia del aire, el proyectil lo hará con una rapidez de: A) 20 m/s

B) 30

D) 60

C) 40 E) 80

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Para Reforzar Relaciona cada alternativa de la columna izquierda con su respectivo significado de la columna derecha.



SIGNIFICADO

a. Ángulo de lanzamiento que define el máximo alcance horizontal al

ALTERNATIVA Parábola

disparar un proyectil en forma inclinada.

b. Movimiento Parabólico de Caída Libre.

20º

c.

Máximo desplazamiento vertical obtenido al lanzar un proyectil en

Alcance horizontal



forma inclinada.

d. Ángulo de lanzamiento que proporcionará igual alcance horizontal

Proyectil

que un ángulo de lanzamiento de 70º.

e. Aceleración de todo cuerpo con movimiento de caída libre.

45º

f.

También se le conoce como rango.

Ángulo de lanzamiento

g.

Cuerpo en movimiento que carece de fuerza de propulsión propia

35º

h. Curva que representa la trayectoria de un cuerpo con movimiento

parabólico.

i.

Ángulo de lanzamiento que proporcionará igual alcance horizontal



que un ángulo de lanzamiento de 55º.

j.

Define la inclinación respecto a la horizontal con que se dispara un



proyectil.

Formando líderes con una auténtica educación integral

MPCL

Altura máxima

Aceleración de la gravedad

101

Física - 1ro Sec.

CRUCIFÍSICA 1 2

3

4

5

6

7 8 9

10

HORIZONTAL

VERTICAL

2. Al lanzar un cuerpo horizontalmente desde cierta altura, se dice que su movimiento será ………………………..

1. Cuerpo que, al ser lanzado, carece de fuerza de propulsión propia.

5. Cuando un proyectil desciende en «caída libre», su movimiento es ……………………

3. Curva que representa la trayectoria de un cuerpo con movimiento parabólico.

8. Cuando un proyectil alcanza su altura máxima, su rapidez es .........................

4. Al lanzar un cuerpo en forma inclinada desde el piso, sin considerar la resistencia del aire, se tendrá un ……...…... parabólico.

9. Alcance horizontal en el movimiento parabólico de un proyectil.

6. El máximo desplazamiento vertical de un proyectil se denomina …….……… máxima.

10. Cuando un proyectil asciende en «caída libre», su movimiento es ……………………

7. El …………………. de lanzamiento define la inclinación con que se dispara el proyectil.

102

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Movimiento Circunferencial Uniforme (M.C.U.)

Capítulo

15

El movimiento Circular esta muy presente en tu vida cotidiana. Por ejemplo: Una rueda rotando sobre su eje, el movimiento de un carrusel en una feria, cuando escuchas music el disco compacto esta rotando, seguramente sabes que la tierra rota sobre su Eje, etcetera.

Formando líderes con una auténtica educación integral

103

Física - 1ro Sec. Concepto

Características

Se dice que un cuerpo se encuentra efectuando un movimiento circunferencial uniforme cuando se mueve describiendo una circunferencia con rapidez constante.

• La velocidad tangencial o lineal, es tangente a la circunferencia (tiene dirección tangencial).

Por ejemplo, si un muchacho logra hacer girar la cubeta a razón constante de 2 m/s, ésta desarrollará un MCU.

• La aceleración del movimiento es la aceleración centrípeta, ya que no existe aceleración tangencial. • La aceleración centrípeta se dirige hacia el centro de la circunferencia (tiene dirección radial) y mide el cambio en la dirección de la velocidad con respecto al tiempo. • La velocidad y la aceleración centrípeta tienen valores constantes. • La velocidad y la aceleración centrípeta tienen direcciones perpendiculares. Periodo y frecuencia

Elementos Ahora analicemos el movimiento de la cubeta observándola desde arriba:

• Periodo: Es el tiempo que tarda una partícula en efectuar una vuelta completa.

Dirección tangencial V

Dirección radial

Por ejemplo: Si el periodo de un móvil con MCU es 3 s, esto quiere decir que tardará 3 s en realizar una vuelta, 6 s en realizar dos vueltas, 9s en realizar 3 vueltas, etc.

• Frecuencia: Indica el número de vueltas por unidad de tiempo que efectúa una partícula. La frecuencia se puede expresar en RPS, que significa «revoluciones (vueltas) por segundo».

ac

O R

Por ejemplo: si la frecuencia de un móvil con MCU es 2 RPS, eso quiere decir que en 1 s realizará 2 vueltas, en 2 s realizará 4 vueltas, en 3 s realizará 6 vueltas, etc.

O : Centro de curvatura R : Radio de curvatura V : Velocidad tangencial

La frecuencia es la inversa del período y viceversa, por ejemplo si el periodo de una partícula es 4 s, su frecuencia será 1/4 RPS.

aC : Aceleración centrípeta 104

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Resolviendo en clase Completa correctamente los espacios en blanco. 1. Un cuerpo se encuentra con movimiento circunferencial uniforme cuando su trayectoria es una ………………………………….. y su rapidez se mantiene ……............……………………. .

2. La velocidad del cuerpo con MCU tiene dirección ……………………................……… .

3. La aceleración del cuerpo con MCU tiene dirección …………………………………...... .

4. La velocidad y la aceleración centrípeta tienen direcciones ……………………………............ .

5. El ………………………….. es el tiempo que tarda una partícula en realizar una vuelta completa.

6. Si una partícula con MCU tiene un período de 4s, quiere decir que tardará ……………......… en realizar una vuelta y ………………….............. en realizar dos vueltas.

7. Si una partícula con MCU tiene un período de 3s, quiere decir que tardará ……………… en realizar una vuelta y …………………............. en realizar siete vueltas.

8. La ……………… indica el número de vueltas por unidad de tiempo que efectúa una partícula.

9. Si una partícula con MCU tiene una frecuencia de 6 RPS, quiere decir que realizará ………………......... en 1s y …………………. en 2 s.

10. Si una partícula con MCU tiene una frecuencia de 2 RPS, quiere decir que realizará ……………….......….. en 1s y ……………………. en 5 s.

Formando líderes con una auténtica educación integral

105

Física - 1ro Sec. Alternativas múltiples

6. Una partícula con MCU realiza seis vueltas en 18 s, ¿cuál será su período?

Marca la alternativa correcta en cada caso. 1. Una partícula con MCU tarda 2 s en realizar una vuelta, ¿qué tiempo tardará en realizar tres vueltas?



A) 8 s

B) 2 s



D) 4 s

C) 6 s E) 10 s

2. Una partícula con MCU tarda 3 s en realizar una vuelta, ¿qué tiempo tardará en realizar cinco vueltas?



A) 15 s

B) 12 s



D) 16 s

C) 13 s E) 10 s

3. Una partícula con MCU tarda 12 s en realizar tres vueltas, ¿qué tiempo tardará en realizar sólo una vuelta?



A) 10 s

B) 6 s



D) 4 s

A) 8 s

B) 2 s



D) 4 s

A) 6 s



D) 5 s

A) 10 s



D) 9 s

106

B) 16 s

C) 3 s E) 9 s

7. Una partícula con MCU tiene un período de 3 s, ¿qué tiempo tardará en realizar dos vueltas?



A) 5 s



D) 10 s

B) 3 s

C) 20 s E) 6 s

8. Una partícula con MCU tiene un período de 7 s, ¿qué tiempo tardará en realizar cinco vueltas?



A) 35 s



D) 40 s

E) 9 s

B) 140 s

C) 70 s E) 90 s

9. Una partícula con MCU tiene un período de 12 s, ¿qué tiempo tardará en realizar media vuelta?



A) 8 s B) 2 s D) 4 s

C) 6 s E) 10 s

C) 6 s E) 10 s

10. Una partícula con MCU tiene un período de 20 s,

¿qué tiempo tardará en realizar un cuarto de vuelta?



A) 10 s



D) 4 s

5. Una partícula con MCU realiza cinco vueltas en 45 s, ¿cuál será su período?



B) 12 s

C) 5 s

4. Una partícula con MCU tarda 8 s en realizar cuatro vueltas, ¿qué tiempo tardará en realizar sólo una vuelta?





C) 3 s E) 8 s

B) 6 s

C) 5 s E) 9 s

Formando líderes con una auténtica educación integral

Física - 1ro Sec.

Para Reforzar Test Indicar la veracidad ( V ) o falsedad ( F ) de las siguientes proposiciones. Ten en cuenta que si la proposición es falsa, deberás sustentar tu respuesta.

N°

PROPOSICIÓN 

SUSTENTACIÓN

1. Una partícula con MCU tiene trayectoria rectilínea.    

2. Una partícula con MCU tiene rapidez constante.    

3. La velocidad de un móvil con MCU es tangente

a la circunferencia.    

4. La aceleración de un móvil con MCU es la aceleración

tangencial.    

5. La aceleración de un móvil con MCU se dirige hacia

el centro de la circunferencia.    

6. La aceleración y la velocidad de un móvil con

MCU son paralelas.    

7. El período es el tiempo que tarda una partícula

en efectuar una vuelta completa.    

8. Si el periodo de un móvil con MCU es 5 s, éste

demorará 1 s en realizar 5 vueltas.    

9. La frecuencia indica el número de vueltas de una

partícula por unidad de tiempo.    

10. RPS significa "revoluciones por segundo".    

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107

Física - 1ro Sec. Alternativas múltiples

6. Una partícula con MCU tiene una frecuencia de 7 RPS, ¿cuántas vueltas realizará en 3 s?

Marca la alternativa correcta en cada caso. a) 14 1. Una partícula con MCU realiza 5 vueltas en 1 s, ¿cuál será su frecuencia? a) 8 rps

c) 17 d) 28

e) 35

b) 5 rps

c) 6 rps d) 4 rps

b) 21

e) 10 rps

2. Una partícula con MCU realiza 7 vueltas en 1 s, ¿cuál será su frecuencia?

7. Una partícula con MCU tiene una frecuencia de 4 rps, ¿qué tiempo tardará en realizar veinte vueltas?

a) 5 s

b) 3 s

c) 20 s a) 9 rps

b) 1 rps

d) 10 s

e) 6 s

c) 4 rps d) 14 rps

e) 7 rps

3. Una partícula con MCU realiza 12 vueltas en 3 s, ¿cuál será su frecuencia? a) 10 rps

b) 6 rps

c) 5 rps d) 4 rps

8. Una partícula con MCU tiene una frecuencia de 5 rps, ¿qué tiempo tardará en realizar 30 vueltas?

a) 5 s c) 20 d) 10

9. Una partícula con MCU tiene una frecuencia de 2 rps, ¿cuál es su período?

a) 1/8 s b) 1 rps

c) 10 rps d) 6 rps

108

e) 1/10

e) 2 rps

b) 16

10. Una partícula con MCU tiene una frecuencia de 6 rps, ¿cuál es su periodo?

a) 1/8 s

b) 1/2

c) 1/6

c) 15 d) 13

b) 1/2

c) 1/6 d) 1/4

5. Una partícula con MCU tiene una frecuencia de 3 RPS, ¿cuántas vueltas realizará en 5 s? a) 10

e) 6

e) 9 rps

4. Una partícula con MCU realiza 10 vueltas en 5 s, ¿cuál será su frecuencia? a) 5 rps

b) 3

e) 18

d) 1/4

e) 1/10

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Física - 1ro Sec.

Capítulo

16

Fuerza

Interacción entre cuerpos

Tipos de interacción

Es importante destacar que para el estudio de la mecánica se debe tener en cuenta el concepto de "interacción", lo que nos llevará posteriormente a plantear el concepto de "fuerza". Para ello, consideremos el análisis del siguiente caso:

ü Interacción por contacto: Llamaremos así a la interacción entre dos cuerpos debido al contacto entre ellos. Debemos entender contacto en el sentido macroscópico.

Un boxeador da un golpe a un saco de arena, luego del golpe, el saco, que se encontraba en reposo, adquiere movimiento, mientras que el movimiento de la mano de la persona se ve frenado. Por lo tanto, podemos plantear que cuando un cuerpo influye o actúa sobre otro, puede modificar su estado mecánico. Además, es importante notar que la acción es mutua y a esta "acción mutua" entre dos cuerpos se le denomina "interacción". Para poder conocer con qué medida la acción de un cuerpo modifica el estado mecánico de otro debemos conocer con qué intensidad interactúan, para ello hacemos uso de una magnitud física que denominamos "fuerza".

Concepto Una fuerza es todo aquello capaz de cambiar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo. Es una magnitud física vectorial que mide el grado de interacción entre cuerpos.

En el sentido microscópico, hablar de contacto no tiene sentido, los electrones o los núcleos nunca se «tocan». Las fuerzas de contacto son realmente de fuerza electromagnética y presentan un número muy grande de interacciones entre los diferentes constituyentes de la materia. Darle una patada a un balón, remolcar una grúa a un coche, empujar el carrito de compras o la acción de tirar de una cuerda, son ejemplos de fuerzas por contacto. Por ejemplo, de la figura, decimos que el martillo, al golpear el clavo, le está aplicando una fuerza. ü Interacción a distancia: Llamaremos así a la interacción entre dos cuerpos que ocurre sin necesidad de un contacto entre ellos. Esta interacción se da en las regiones del espacio a las que se denomina "campos".

La unidad de fuerza, según el SI, es el Newton (N).

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Ejemplos de fuerzas a distancia son la fuerza de la gravedad, que es la fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos, o la fuerza de atracción magnética, que es la fuerza que ejerce un imán sobre cualquier objeto de hierro. 109

Física - 1ro Sec.

Así, de la figura, podemos decir que el clavo inicia su movimiento hacia la herradura imantada debido a la fuerza de atracción que ésta ejerce sobre aquél.

ü Fuerzas electromagnéticas: Estas se deben a las cargas eléctricas en reposo o en movimiento. Las fuerzas son solo eléctricas si las cargas están en reposo y, magnéticas si estas se encuentran en movimiento.

Efectos producidos por una fuerza sobre un cuerpo ü Traslación: Cuando una fuerza produce cambios en la posición de un cuerpo, es decir, cambios en su movimiento de traslación.

Por ejemplo, al poner en movimiento a un cuerpo que estaba en reposo; al hacer que un cuerpo que ya se estaba moviendo, lo haga a mayor o menor rapidez, incluso que se detenga.



Por ello, para que un cuerpo permanezca en reposo (por ejemplo, para que un libro se mantenga quieto en el aire, es necesario sostenerlo, aplicándole una fuerza igual a su peso).

ü Rotación: Cuando una fuerza produce cambios en la orientación de un cuerpo, es decir, cambios en su movimiento de rotación.

Entre los electrones y protones, por ejemplo, existen fuerzas electromagnéticas.

ü Fuerzas nucleares: Podemos diferenciar dos tipos:

Una fuerza nuclear fuerte, que explica por qué las partículas dentro del núcleo del átomo se mantienen unidas. Es la más fuerte de todas las fuerzas. Sin embargo, desaparecen cuando se separan las partículas.



Entre protones y neutrones existen fuerzas nucleares fuertes.



Una fuerza nuclear débil, que explica cómo se producen ciertas desintegraciones radiactivas del núcleo del átomo.



Es interesante notar que estas diferentes fuerzas, cualquiera que sea su naturaleza, se producen sin que haya contacto entre los cuerpos, es decir, que son fuerzas a distancia.

Por ejemplo, al producir giro en un cuerpo que se encontraba en reposo; al hacer que un cuerpo que estaba girando, lo haga más rápido o más lento, incluso que deje de girar.

ü Deformación: Cuando una fuerza produce cambios en la forma de un cuerpo; por ejemplo, si apretamos con un dedo un trozo de plastilina o si estiramos un resorte, cambiamos la forma de ambos cuerpos. Fuerzas básicas de la naturaleza ü Fuerzas gravitacionales: Surgen entre dos cuerpos por causa de sus masas y son siempre de atracción. El peso es una fuerza gravitacional, y es gracias a esta fuerza que se ordenan todos los astros del Universo.

Esta fuerza es muy débil, y para sentir su efecto es necesario que por lo menos uno de los dos cuerpos tenga una dimensión planetaria, como el Sol, la Tierra, la Luna.

110

En la teoría de la relatividad Einstein introdujo el tiempo como Cuarta Dimensión.

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Resolviendo en clase Test

Indicar la veracidad ( V ) o falsedad ( F ) de las siguientes proposiciones. Ten en cuenta que si la proposición es falsa, deberás sustentar tu respuesta.

Nº

PROPOSICIÓN



1

La fuerza es una magnitud física que no posee dirección.



2

La unidad de fuerza, según el SI, es el kilogramo.

3

Una fuerza es todo aquello capaz de producir cambios en el movimiento de un cuerpo.

4

Cuando una pelota impacta en el piso, rebota debido a una fuerza.

5

Para poner en reposo un cuerpo que se encontraba en reposo, debemos aplicarle una fuerza.



La interacción sólo ocurre entre cuerpos en contacto.

6



7

La atracción magnética entre un imán y un trozo de hierro es una interacción a distancia.



8

Entre los electrones y protones existen fuerzas electromagnéticas



9

La fuerza gravitacional ocurre entre dos cuerpos debido a sus masas.



10

La fuerza gravitacional siempre toma valores muy grandes.



11

Entre protones y neutrones existe fuerza eléctrica.

12

SUSTENTACIÓN

La fuerza nuclear fuerte mantiene unidas a las partículas dentro del núcleo atómico.

Para completar 1. La ……………….. es una magnitud física ……………………. que mide el grado de interacción entre dos cuerpos. 2. La interacción entre dos cuerpos puede ocurrir por ……………….…. y …….…………….. . 3. Las fuerzas por …………………. aparecen debido a la ……………………. entre dos cuerpos en contacto. 4. Las fuerzas a …………………. aparecen debido a la ……………………. entre dos cuerpos sin la necesidad de que estén en contacto. 5. La ………………………. es uno de los efectos que origina una fuerza sobre un cuerpo, produciendo cambios en su posición. 6. La ………………………. es uno de los efectos que origina una fuerza sobre un cuerpo, produciendo giros en él. 7. La ………………………. es uno de los efectos que origina una fuerza sobre un cuerpo, produciendo cambios en su forma. 8. La fuerza ………………………. ocurre entre dos cuerpos debido a sus masas. 9. La fuerza ………………………. se origina debido a la interacción entre las cargas eléctricas. 10. Las fuerzas ………………………. pueden ser de dos tipos: fuerza ………………….. fuerte y fuerza ………………….. débil.

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111

Física - 1ro Sec. PUPICIENCIAS Busca en el siguiente "Pupiciencias" las palabras que completan correctamente las frases siguientes. 1. La ……………………… es una magnitud física que mide el grado de interacción entre dos cuerpos. 2. La unidad de fuerza, según el SI, es el …………………. . 3. La acción mutua entre dos cuerpos se denomina …………………………….. . 4. Al golpear un clavo con un martillo, decimos que existe interacción por …………………... entre ellos. 5. Cuando acercamos un alfiler a un imán, decimos que existe interacción a …………………... entre ellos. 6. Todo aquello que puede producir o modificar el …………………. de un cuerpo es una fuerza. 7. La ………………..….. es uno de los efectos producidos por una fuerza sobre un cuerpo por el cual éste modifica su forma. 8. La fuerza ……………………… surge entre dos cuerpos debido a sus masas. 9. La fuerza ……………………… se debe a la interacción entre cargas eléctricas. 10. La fuerza ……………………… se debe a la interacción entre las partículas del núcleo del átomo.

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Para Reforzar Relaciona correctamente Relaciona cada alternativa de la columna de la izquierda con su respectivo significado de la columna de la derecha.







a

ALTERNATIVA

Fuerza

SIGNIFICADO

Acción mutua entre dos cuerpos que ocurre sin que dichos cuerpos



estén en contacto.



b

Fuerza gravitacional

Efecto causado por una fuerza sobre un cuerpo, por el cual éste cambia de posición.



c

Traslación

Explica cómo se producen ciertas desintegraciones radiactivas del núcleo.



d

Fuerza nuclear

Unidad, según el SI, de la fuerza.



fuerte



Interacción por

e

Fuerza generada por la interacción entre cargas eléctricas.



contacto



f

Newton

Es todo aquello capaz de producir cambios en el movimiento de los cuerpos.



g

Rotación

Acción mutua entre dos cuerpos que ocurre cuando dichos cuerpos



están en contacto.

h

Fuerza electro- magnética

Explica por qué las partículas dentro del núcleo del átomo se mantienen unidas.



i

Interacción a distancia

Es una fuerza que aparece entre dos cuerpos debido a sus masas.



j

Fuerza nuclear débil

Efecto causado por una fuerza sobre un cuerpo, por el cual éste puede girar.

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Física - 1ro Sec. Alternativas múltiples Marca la alternativa correcta en cada caso. 1. Según el SI, la unidad de fuerza es: a) kilogramo b) Joule c) Newton d) Watt e) Pascal 2. Acción mutua entre dos cuerpos que puede ocurrir por contacto o a distancia: a) cohesión b) interacción c) movimiento d) electricidad e) fenómeno 3. Cuando una fuerza cambia la forma de un cuerpo, dicha fuerza ha originado sobre el cuerpo una: a) traslación b) rotación c) deformación d) dilatación e) fusión 4. Cuando una fuerza causa el movimiento de giro en un cuerpo, dicha fuerza ha originado sobre el cuerpo una: a) traslación b) rotación c) deformación d) dilatación e) fusión 5. Cuando una fuerza mueve un cuerpo, cambiándolo de un lugar a otro, ha originado una: a) traslación b) rotación c) deformación d) dilatación e) fusión

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6. Entre la Tierra y la Luna existe: a) fuerza electromagnética b) fuerza gravitacional c) fuerza nuclear fuerte d) fuerza nuclear débil e) fuerza de repulsión 7. Para que la fuerza gravitacional entre dos cuerpos se pueda sentir es necesario que, por lo menos uno de los dos cuerpos tenga una masa: a) pequeña b) muy pequeña c) enorme d) despreciable e) nula 8. Entre electrones y protones existe: a) fuerza electromagnética b) fuerza gravitacional c) fuerza nuclear fuerte d) fuerza nuclear débil e) fuerza de repulsión 9. Entre protones y neutrones existe: a) fuerza electromagnética b) fuerza gravitacional c) fuerza nuclear fuerte d) fuerza nuclear débil e) fuerza de repulsión 10. Es la fuerza responsable de las desintegraciones radiactivas del núcleo atómico: a) fuerza electromagnética b) fuerza gravitacional c) fuerza nuclear fuerte d) fuerza nuclear débil e) fuerza de repulsión

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