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FÍSICA I

COLEGIO DE BACHILLERES COORDINACIÓN DE ADMINISTRACIÓN ESCOLAR Y DEL SISTEMA ABIERTO

CUADERNO DE ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE, CONSOLIDACIÓN Y RETROALIMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA

FÍSICA I

CUADERNO DE ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE, CONSOLIDACIÓN Y REATROALIMENTACIÓN

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FÍSICA I

FÍSICA I

Coordinador General del Proyecto •

Álvaro Álvarez Barragán

Dirección Técnica •

Uriel Espinosa Robles

Coordinación: •

Luis Antonio López Villanueva

Elaboración: ♦

Silvia Rodríguez Rodríguez

Revisión de Contenido: ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

Daniel Balcazar Gamboa José Carreron Arroyo Jaime de Jesús Escobosa Laveaga Hazael Huerta Romero Ricardo Macedo Hernández Adolfo Valenti Montesinos Eduardo Pérez Pascual Alberto Romero Ojeda Pablo Idelfonso Ruiz Robles

Asesoría Pedagógica: •

Obdulia Martínez Villanueva

Diseño Editorial • •

Mayra Nancy Martínez Zamudio Julia Mary Soriano Saenz

Asistencia Técnica •

Miguel Angel López Contreras

 Copyright en trámite para el Colegio de Bachilleres, México. Colegio de Bachilleres, México Rancho Vista Hermosa No. 105 Ex-Hacienda Coapa, 04920, México, D.F. La presente obra fue editada en el procesador de palabras Word 97. Word 97, es marca registrada por Microsoft Corp. Ninguna parte de esta publicación, incluido el diseño de la cubierta, puede reproducirse, almacenarse o transmitirse en forma alguna, ni tampoco por medio alguno, sea este eléctrico, electrónico, químico, mecánico, óptico, de grabación o de fotocopia, sin la previa autorización escrita por parte del Colegio de Bachilleres, México. CUADERNO DE ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE, CONSOLIDACIÓN Y REATROALIMENTACIÓN

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FÍSICA I

ÍNDICE

PRESENTACIÓN

4

INTRODUCCIÓN

5

I.

OBJETIVOS DE EVALUACIÓN SUMATIVA

6

II.

TEMAS FUNDAMENTALES

8

III.

RETROALIMENTACIÓN Y VERIFICACIÓN DE APRENDIZAJES

9

3.1 COMPENDIO FASCÍCULO 1. INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE SISTEMAS FÍSICOS.

9

3.2 COMPENDIO FASCÍCULO 2. MOVIMIENTOS E INTERACCIONES MECÁNICAS.

13

3.3 COMPENDIO FASCÍCULO 3. ANÁLISIS ENÉRGETICO DE SISTEMAS MECÁNICOS.

26

IV.

HOJA DE COTEJO DE EVALUACIÓN

30

V.

EVALUACIÓN MUESTRA

33

5.1 5.2

HOJA DE RESPUESTA HOJA DE COTEJO DE LA EVALUACIÓN MUESTRA

BIBLIOGRAFÍA

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47 49 50

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PRESENTACIÓN El presente Cuaderno de Actividades de Aprendizaje, Consolidación y Retroalimentación ha sido elaborado tomando en cuenta los diferentes aspectos que caracterizan a los estudiantes del Sistema de Enseñanza Abierta del Colegio de Bachilleres. El cuaderno ha sido estructurado de tal forma que facilite la verificación de los aprendizajes obtenidos a través del estudio del compendio fascicular. Los elementos de Evaluación Sumativa que lo estructuran son los siguientes: • Objetivos de Evaluación Sumativa que te informa acerca de lo que se pretende lograr con el estudio del compendio fascicular. • Temas fundamentales donde se mencionan los contenidos que a nivel general se abordan en el Cuaderno. • Retroalimentación y verificación de aprendizajes en el cual encontrarás instrucciones generales y del compendio fascicular la síntesis de cada tema, ejemplos y evaluación a contestar. • Hoja de cotejo de evaluación en la cual identificarás respuestas correctas de los reactivos a que respondiste. • Evaluación muestra donde se te presentan reactivos semejantes a los que te vas a encontrar en tu evaluación final de la asignatura. • Bibliografía que te apoya en la ampliación del conocimiento independientemente del compendio fascicular. Esperando te sirva de apoyo para tu aprendizaje:

¡ TE DESEAMOS SUERTE !

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FÍSICA I

INTRODUCCIÓN El Departamento de Evaluación de la CAESA como parte de su actividad y basado en la concepción de evaluación que se tiene “...como un proceso integral, sistemático, continuo y flexible, que valora aspectos y elementos... por medio de la aplicación de distintas técnicas, procedimientos e instrumentos que proporcionan información... que permite tomar decisiones...”1 ha elaborado el siguiente Cuaderno de Actividades de Aprendizaje, Consolidación y Retroalimentración. El cuaderno tiene el propósito de apoyar al estudiante en su proceso de asesoría que desarrolla en el Sistema de Enseñanza Abierta, es un trabajo que da cuenta de la totalidad de objetivos de evaluación sumativa de la asignatura a la que esta dirigida; cabe señalar que es un documento para uso del estudiante y del asesor. Asimismo tiene como finalidad apoyar en los aprendizajes que posee el estudiante, además de prepararlo para la evaluación sumativa, ya que resolviendo los ejercicios que se presentan, se reafirmarán e identificarán aquellos avances y/o problemáticas que se tienen de uno o más contenidos de la asignatura. La asignatura de Física 1, tiene como objetivo general, introducirse al estudio de los sistemas físicos para abordar el estudio de movimiento y de las interacciones mecánicas, además de analizar desde un punto de vista energético, los sistemas mecánicos para desarrollar las habilidades de predecir e interpretar fenómenos físicos y manejar los principios y modelos que los rigen. Además, sirve como base para abordar a Física II, III y Física Moderna I, para ésto se auxilia de otras materias como Matemáticas, para la abstracción en el planteamiento de problemas donde hay que desarrollar la relación de proporcionalidad y ecuaciones algebraicas y funciones trigonométricas, con Taller de Lectura y Redacción para la comprensión, análisis y redacción de textos relacionados con la materia; con Química al establecer cuales son los cambios físicos y cuales son cambios químicos y con Biología que establece los diferentes niveles de organización de la materia viva. Con base a lo anterior, este Cuaderno de Actividades de Aprendizaje, Consolidación y Retroalimentración apoyará: Al Asesor. •

Para emplear las propuestas como un apoyo más para el proceso formativo de los estudiantes, conjuntamente con el compendio fascicular y materiales que haya desarrollado como parte de su práctica educativa.

¡ ESPERAMOS LE SEA DE UTILIDAD ! Al Estudiante. Para utilizarlo como un apoyo en su estudio independiente, su proceso formativo y su evaluación sumativa.

¡ ÉXITO ! 1 COLEGIO DE BACHILLERES, La Evaluación del Aprendizaje en el SEA. Documento Normativo. CAESA, 1998, pág. 12. CUADERNO DE ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE, CONSOLIDACIÓN Y REATROALIMENTACIÓN

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I. OBJETIVOS DE EVALUACIÓN SUMATIVA COMPENDIO FASCÍCULO 1 –

Identificar un sistema físico, reconociendo variables y constantes asi como la relación de proporcionalidad que existen entre ellas, elaborando un modelo gráfico del sistema.

COMPENDIO FASCÍCULO 2 –

Reconocerá el concepto de fuerza, a partir de los términos “jalones” y “empujones”.

–

Conocerá el concepto de Movimiento Rectilíneo Uniforme(M.R.U.), cuando un cuerpo se desplaza en condiciones de fricción despreciable.

–

Conocerá el concepto de fuerza neta, a fin de reconocer las fricciones cinética y estática como fuerzas.

–

Entenderá que el principio de inercia ocurre cuando la fuerza neta es cero.

–

Reconocerá que las fuerzas magnética, eléctrica y gravitacional, pueden fungir como fuerzas deflectoras.

–

Estudiará el concepto de velocidad, a partir de las relaciones de proporcionalidad con el tiempo de desplazamiento y distancia recorrida.

–

Relacionará el cambio de velocidad como una función del tiempo, fuerza y masa.

–

Establecerá que las fuerzas, son consecuencia de la interacción de los cuerpos y su relación con la tercera ley de Newton.

–

Predice el comportamiento de algunos sistemas mecánicos.

–

Reconocerá que el concepto peso, se relaciona con la fuerza de atracción gravitatoria, o fuerza debida a la aceleración de la gravedad.

–

Manejará la relación de proporcionalidad que presentan entre si, la masa y el peso.

–

Identificará la influencia que tiene la fuerza de gravedad cuando un cuerpo se desplaza en caída libre.

–

Identificará como influye el medio en el desplazamiento de una caída.

–

Identificará el concepto de aceleración.

–

Identificará que relación existe entre la impesantez y la caída libre.

–

Manejará el método del paralelogramo gráficamente.

–

Manejará la operación del método del paralelogramo.

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COMPENDIO FASCÍCULO 3 –

Identificará el concepto de trabajo mecánico y aplicará la expresión matemática para su cálculo.

–

Identificará el concepto de energía potencial gravitatoria y explicará la expresión para su cálculo.

–

Identificará el concepto de energía cinética.

–

Identificará la relación que existe entre los conceptos de energía potencial gravitatoria, trabajo mecánico y energía cinética, con el fin de conocer el comportamiento del sistema mecánico.

matemática

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II. TEMAS FUNDAMENTALES

COMPENDIO FASCÍCULO 1 SISTEMAS FÍSICOS • • •

VARIABLES CONSTANTES RELACIÓN DE PROPORCIONALIDAD – DIRECTA – INVERSA

COMPENDIO FASCÍCULO 2 LEYES DEL MOVIMIENTO • •

1° LEY DE NEWTON FRICCIÓN – FRICCIÓN ESTÁTICA – FRICCIÓN CINÉTICA

• •

2° LEY DE NEWTON 3° LEY DE NEWTON

• – –

CAÍDA LIBRE PESO INGRAVIDEZ

COMPENDIO FASCÍCULO 3 TRABAJO Y ENERGÍA • • •

TRABAJO ENERGÍA POTENCIAL ENERGÍA CINÉTICA

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III. RETROALIMENTACIÓN Y VERIFICACIÓN DE APRENDIZAJE Lee cuidadosamente todo el documento, resuélvelo de acuerdo a las indicaciones, si tienes dudas para responder alguna pregunta te recomendamos repasar el compendio fascicular en que se encuentra la pregunta ( se enuncia al principio de cada uno) MUY IMPORTANTE: Los experimentos sugeridos en el compendio fascicular debiste realizarlos, ya que son las actividades que complementan la lectura del texto, con ellos encontrarás la respuesta a las dudas que te surgieron al estudiar los aspectos teóricos, por tal motivo, las evaluaciones de Física, se basan en los resultados que obtuviste en las prácticas, de no haberlas realizado tendrás dificultades para contestar las preguntas que se te presentan en este documento.

3.1

COMPENDIO FASCÍCULO 1 . INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE SISTEMAS FÍSICOS

Al concluir la lectura del compendio fascículo 1, comprendiste en que consisten los conceptos de variable, relación de proporcionalidad; en qué consiste y para que se utiliza la representación gráfica de un sistema físico. SISTEMAS FÍSICOS Si recuerdas un sistema es un conjunto de reglas o principios sobre una materia. Para nosotros un sistema físico es un conjunto de elementos que pueden ser variables o constantes y a su vez se relacionan entre sí en forma directa o inversa. Para que comprendas mejor, te diremos que a un elemento variable se le puede asignar, durante un análisis, un número ilimitado de valores. A una cantidad que durante el curso de un proceso tiene un valor fijo se le llama constante. Si tienes dos variables éstas son directamente proporcionales si el valor de una aumenta y la otra también; son inversamente proporcionales cuando el valor de una variable aumenta y la otra disminuye. Nuestro sistema físico es más fácil analizarlo si lo representamos gráficamente, es decir, por medio de una figura, únicamente hay que interpretar correctamente los datos que nos dan en el problema.

EJEMPLO a)

Al realizar una práctica tienes una serie de materiales con los cuales vas a trabajar, primero debes acomodar cada uno de los elementos como van indicando las instrucciones, con ésto estás creando tu sistema físico. Al realizar el procedimiento de la practica varían algunos elementos y otros no, con esta acción estás identificando tus elementos variables y constantes, algunas veces no son elementos internos sino externos, como el tiempo, que en nuestras prácticas es elemental. Para identificar que relación de proporcionalidad tiene un elemento con otro sólo recuerda que es directa si le aumentas el valor de una variable y CUADERNO DE ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE, CONSOLIDACIÓN Y REATROALIMENTACIÓN

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aumenta el valor de otra; pero si le aumentas el valor a la variable y el valor de otra disminuye entonces es inversa la relación. Ahora lo único que tienes que hacer es la representación gráfica de tu sistema, al hacer una representación gráfica (dibujo ) en tu cuaderno y con ella podrás recordar detalles de la práctica al momento de realizar tu reporte. b)

Se tiene una cubeta con una capacidad de 25 Lt , se quiere llenar de agua , ésta cae 3 Lt por segundo. ¿En cuánto tiempo se llenará la cubeta? Los elementos de nuestro sistema son la cubeta, el agua que cae , la llave y el tiempo; las variables son el agua que cae y el tiempo y son directamente proporcionales porque entre más tiempo pasa mayor es la cantidad de agua que cae.

c)

En los siguientes párrafos se describe un experimento realizado en tres partes léelo cuidadosamente. En la primera etapa se tomó un bloque, al cual se le fijó un dinamómetro (aparato utilizado para medir fuerzas), y se jaló como muestra la figura.

¿Observaste que entre mayor es la fuerza que registra el aparato, el cambio de velocidad es mayor, cuando se aplica en un mismo tiempo?. En la segunda etapa, al bloque se le colocó otro encima, este segundo bloque fue del mismo tamaño y masa que el primero, de manera que se tenía un bloque con el doble de tamaño y masa. Con ésta se concluyó que para tener el mismo cambio de velocidad que en la primera etapa, se debería aplicar el doble de fuerza, al utilizar el mismo tiempo. En la tercera etapa, se tomó el bloque de la primera etapa, se jaló procurando que la fuerza aplicada fuera la misma, pero en esta ocasión el tiempo empleado fue el doble. ¿Observaste que el cambio de velocidad que presentó el bloque también fue el doble?

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EVALUACIÓN De acuerdo al experimento anterior, te presentamos las siguientes preguntas retomando el tema de variables y constantes y utilizando cada uno de los elementos del experimento, escribe en tu cuaderno de notas las respuestas correspondientes. 1. ¿Cuáles son las variables que intervienen en las 3 etapas? ____________________________ _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________ 2. Funciona como variable en la tercera etapa y permaneció constante en la primera y segunda etapa. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________ 3. Es una constante, en las etapas primera y tercera, funcionó como variable en la segunda etapa. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________ 4. Funciona como un elemento material del sistema físico. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________ 5. Es una constante en la tercera etapa pero es variable en la primera y segunda. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________ 6. Se utiliza como variable en las etapas primera y tercera, es constante en la segunda. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________ También con referencia al experimento anterior, pero ahora con el fin de que establezcas la relación de proporcionalidad que tuvo la magnitud y cambio de velocidad, con los otros términos. Las diferentes etapas analízalas cada una por separado, y completa las siguientes oraciones en tu cuaderno de notas. 7. La fuerza empleada tuvo una relación ________________________________ con el cambio de velocidad. 8. La propiedad que tuvo una relación inversa con la velocidad es _______________________ _______________________.

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9. Por otro lado la magnitud que no tuvo una relación inversa con el cambio de velocidad fue____________. 10. Al lanzar un satélite se observa que para que la velocidad del despeje aumente al doble, la fuerza se deberá aumentar también al doble, por lo que la proporción que se presenta es: _______________________________________________________________________________

11. Si se ejerce una fuerza mayor y se disminuye la velocidad sería una relación: _______________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Observa los siguientes dibujos

12. Observa las figuras fijamente y responde si el tamaño de una es igual o diferente de la otra, posteriormente mídelas para verificar la respuesta . _________________________ 13. Ernesto levanta un bote de 13 kg a una altura de 60 cm., luego otro de 22 kg a 30 cm y finalmente otro de 45 kg a 15 cm. ¿Entre los botes levantados cuál es la relación? _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________ Las siguientes preguntas debes contestarlas en tu cuaderno de notas sin regresar a la introducción de este tema, sólo es cuestión de hacer un poco de memoria. 14. Con tus propias palabras describe que entiendes por sistema físico. _______________________________________________________________________________

15. ¿Para qué sirve un sistema físico? _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________

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16. Cuando realizas un experimento, tienes magnitudes cuyos valores van cambiando, ¿Qué nombre genérico se le asigna a estas magnitudes? _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________ 17. Una relación directa es ... _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________ 18. ¿Cómo es una relación inversa?. Explícala con un ejemplo. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________

3.2 COMPENDIO FASCÍCULO 2 . MOVIMIENTOS E INTERÁCCIONES MECANICAS Al terminar la lectura del capítulo 1 del compendio fascículo 2, lograste comprender: en que consisten los conceptos de fuerza, movimiento rectilíneo uniforme e inercia; qué efecto tienen las fuerzas de fricción cinética, estática neta y deflectora; así como calcular la velocidad y qué relación tiene con el tiempo y la distancia recorrida. LEYES DEL MOVIMIENTO En este tema estudiaremos los cuerpos en movimiento, para lo cual aprovecharemos las leyes de Newton, sólo analizaremos la primera ley, en la siguiente unidad hablaremos sobre las otras dos. PRIMERA LEY DE NEWTON Y FRICCIÓN Para comenzar podríamos decir que una fuerza es una acción que provoca un movimiento. Tratemos de entender que es una fuerza mediante jalones y empujones; al jalar un cochecito ejerces una fuerza o al golpear una pelota también realizas una fuerza y así lo expresas. Primera ley de Newton: Todo cuerpo continúa en estado de reposo o de movimiento a menos que se le obligue a cambiar ese estado por medio de fuerzas que actúen sobre él. Esto quiere decir que si queremos mover un cuerpo necesitamos una fuerza que rompa el equilibrio en que se encuentra. Como ya sabes si un cuerpo se encuentra estático es porque está en equilibrio. Además, es necesario que la fuerza que apliques sea mayor a las fuerzas opositoras, como la fricción, que es el rozamiento entre dos cuerpos, ésta se divide en dos: en fricción cinética y fricción estática; la primera se presenta cuando un cuerpo se encuentra en movimiento y la segunda únicamente se presenta antes de iniciarse el movimiento, porque de no presentarse no habría movimiento porque te moverías sin desplazarte. Para poder caminar empujas al piso con los pies y a su vez el piso te empuja, al primer empuje se le llama fricción estática, una vez caminando se presenta la fricción cinética, de no presentarse la fricción no caminarías has de cuenta que el piso tiene aceite y te resbalas.

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EJEMPLOS

a) Para iniciar el movimiento de una patineta necesitas una fuerza, ésta se presenta cuando con un pie impulsas la patineta, ya sea una o varias veces, al hacerlo una vez el movimiento puede ser pequeño pero si es repetitivo el impulso provocará un movimiento por más tiempo. Cuando se mueve ésta adquiere una velocidad, si dominas muy bien la patineta con algunos movimientos de los pies irás impulsándote. Un movimiento rectilíneo uniforme nos indica que tenemos un recorrido de distancias iguales en tiempos iguales, ésto quiere decir que llevas una velocidad constante, si te fijas en estos ejemplos lo notarás: si un auto recorre una distancia de 600 km en 2 horas tendremos una velocidad de 300 km/h, y si el mismo auto recorre una distancia de 1800 km y lo recorre en 6 horas, también tiene una velocidad de 300 km/h , como notaste tiene una velocidad constante. b) Un bloque se encuentra sobre una mesa , este cuerpo empuja la mesa y a su vez la mesa empuja al cuerpo, para iniciar el movimiento hay que romper el equilibrio que hay entre ellos, cuando vas aplicando la fuerza haces un rozamiento entre los dos cuerpos a ésto se le llama fricción; antes de iniciar el movimiento es fricción estática y después continua la fricción cinética. El cuerpo adquiere una velocidad en relación con la distancia y el tiempo, es decir que al recorrer una distancia ocupa un tiempo, ahora analiza lo siguiente entre mayor sea la distancia mayor el tiempo que utiliza, pero si aumentas la velocidad el tiempo que tarda en recorrer la misma distancia disminuye.

v=

d t

Con la fórmula anterior obtendrás la velocidad que tiene un cuerpo al recorrer una distancia a un determinado tiempo. Un cochecito de fricción recorre una distancia de 8 m en dos min. ¿Cuál es la velocidad del coche? v=?

R = 0.066 m/s

v=

D=8m

8 = 0.066m / s 120

t = 2 min = 120 s

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EVALUACIÓN Con ayuda de la información obtenida en el compendio fascicular con respecto al movimiento de los cuerpos utilizando las leyes de Newton contesta en tu cuaderno de notas las siguientes preguntas. 19.- ¿Qué necesitas para que un cuerpo se mueva? _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ ___________________________________________________________ 20.- Con tus propias palabras, explica como entiendes la primera ley de Newton. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________ 21.- El significado de la palabra inercia, es: _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________

22.- A un bloque en reposo le aplicamos una fuerza en línea horizontal, al principio el se moverá debido a :

bloque no

_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________ 23.- A un bote lo empujamos para producir un movimiento, le estamos aplicando ... _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________ 24.- Si caminamos sobre un lago congelado y no podemos dar pasos largos, es porque falta una fuerza de ... _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________ 25.- Un avión lanza paracaídas con víveres y medicinas a una población incomunicada, éstos realizan una trayectoria como una fuerza : _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________

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El movimiento de cierto vehículo registró las siguientes distancias recorridas, en los tiempos que a continuación señalamos, para cada punto.

Punto Distancia ( m ) Tiempo

I 0 0

II 8 12

III 28 16

IV 35 20

V 49 28

VI 75 40

VII 81.6 48

VIII 87.4 52

Utiliza la información que te dio la tabla anterior para contestar las siguientes preguntas en tu cuaderno de notas. 26.- En los punto III, IV y V el desplazamiento ocurrió con : 27.- En el punto VIII la velocidad es de __________ m/s. 28.- En el punto __________ se aplicó los frenos. 29.- ¿En qué punto hubo mayor velocidad? _________________________________________________________________________ Utilizando la fórmula de velocidad contesta las siguientes preguntas.

Observa las siguientes figuras

En tu cuaderno de notas contesta lo siguiente: 30.- Es la figura en donde se aplica mayor fuerza. _______________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 31.- La rapidez de un lince al ir por su presa, si recorre una distancia de 110 m en 5 s, es: _______________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________

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Probando un auto moviéndose en línea recta se registró la siguiente información al utilizar la fórmula de velocidad.

Punto Distancia (m) Tiempo ( s )

A 156 3

B 500 5

C 910 7

D 1269 9

E 2679 19

En tu cuaderno de notas contesta lo siguiente: 32.- El punto en que se obtuvo una velocidad de 52 m/s, es: _________________________________________________________________________

33.- Es el punto donde se obtuvo una velocidad de 130 m/s: _________________________________________________________________________

34.- Los puntos donde hay M.R.U. son : _______________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________

35.- Vas viajando en una carretera y tu brújula se mueve en forma extraña. Lo anterior significa que estás, en una región, ______________especial que actúa como una fuerza ________.

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Al concluir la lectura de la unidad 2 del compendio fascículo 2, estamos seguros que comprendiste cuál es la relación de proporcionalidad entre el cambio de velocidad y la masa, la fuerza neta y tiempo de aplicación de la fuerza que se relaciona con la segunda ley de Newton; en qué consiste y qué consecuencias tiene la tercera ley de Newton. LEYES DEL MOVIMIENTO En la unidad anterior habíamos dicho que para estudiar el movimiento utilizaríamos las leyes de Newton, en esta unidad estudiaremos la segunda y tercera ley de Newton. SEGUNDA Y TERCERA LEY DE NEWTON Un cuerpo en trayectoria rectilínea adquiere una velocidad, ésta puede ser constante o variable; si es contante estamos hablando de MRU y si es variable MRA (movimiento rectilíneo acelerados es decir una aceleración). Para que entiendas por que le llamamos aceleración te diremos que es la razón de cambio de la velocidad , ya sea que aumente o disminuye. Se representa con la siguiente fórmula:

a=

∆v v 2 − v1 = t t

Esta relación es lo que nos explica la segunda ley de Newton que dice: Segunda Ley de Newton : la aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa y tiene la dirección de la fuerza neta.

a=

F m

Con esta fórmula podemos calcular la aceleración , la masa y la fuerza que tiene o necesita un cuerpo para moverse, por ejemplo para mover un cuerpo le aplicamos una fuerza pero si le aumentamos la masa también tenemos que aumentar la fuerza, y con ésto puede disminuir la aceleración. Como puedes ver los componentes que influyen en el cambio de velocidad son : El tiempo que es aplicado, la fuerza y la masa. Cuando se aplica una fuerza externa a un cuerpo y directamente proporcional al cambio.

cambia su velocidad,

la fuerza es

Al tener constante la masa y la fuerza , el tiempo tiene una relación directa con el cambio de velocidad. Y si mantenemos constante la fuerza y el tiempo de su aplicación, la masa tiene una relación inversa con el cambio de velocidad. Como puedes ver la relación que tienen los factores que influyen en el cambio de velocidad se representan con la segunda ley de Newton.

F =m

v 2 − v1 t

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Para que veas donde aplicamos esta ley vamos a tomar el ejemplo siguiente: el automóvil, como ves aquí en nuestra ciudad hay muchos semáforos, por lo cual los coches avanzan y se detienen, con ésto notamos una continua aceleración, ya sea positiva ( acelerar) o negativa (frenar). La unidad fundamental de la masa en el SI es el kilogramo (kg), y la unidad de la aceleración es metro por segundo al cuadrado (m/s2). La unidad derivada de estas dos unidades recibe el nombre de newton ( N) , que es la fuerza resultante requerida para que una masa de 1 kg se acelere 1 m/s2. N = kg(m/s2)

EJEMPLO a) Tenemos un cuerpo con una masa de 75 kg y necesitamos acelerarlo a 23 m/s2. ¿Cuál es la fuerza necesaria para lograrlo? F=? m = 75 kg a = 23 m/s2.

F = ma F = (75 kg)( 23 m/s2) = 1725 N.

b) Un proyectil de 48 kg es lanzado del D.F. a Sinaloa con una fuerza de 876 N lleva una velocidad de 15 km/h , si tarda en llegar 8 minutos ¿Cuál es la velocidad final que adquirió el proyectil?

F =m

F = 876 N m = 48 kg

v 2 − v1 t

Vf = (876 kg m/s2) (480s)

t

+ 15 km/h

48 kg

Ft v2 = + m v1

Vi = 15 km/h t= 8 minutos Vf= ?

V2 =

(876kgm / s )(480s ) + 15km / h 1000m  2

48kg

1h    1km  3600 s 

(876kgm / s )(480s ) + 4.16m / s = 2

V2

48kg

V2 = 8764.16 m / s

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La tercera ley de Newton, se enuncia de la siguiente manera: Tercera ley de Newton : A toda acción corresponde una reacción igual en magnitud y dirección pero de sentido contrario. Si recuerdas en la unidad anterior para mover un cuerpo, necesitas una fuerza mayor o igual a la que tiene el cuerpo en equilibrio, éste también te empuja a ti. Un cuerpo no puede ser tocado sin que te toque a ti , la acción es de tocar al cuerpo y la reacción es que el cuerpo también te toca a ti . Analizaremos el siguiente ejemplo de la carreta. Era un caballo que tenía conocimientos de física y cuando lo engancharon a la carreta para que la jalara, argumentó que no caminaba porque al jalar la carreta, ésta también lo jalaría y no se

movería, por eso no valía la pena hacer el intento.

Esta ley tiene mayor relación con la primera ley de Newton, si recuerdas para mover un cuerpo hay que aplicarle una fuerza, la reacción de esta fuerza es la fricción hasta que se rompe y se puede mover el cuerpo. Siempre que dos cuerpos interactúan entre sí aparecen dos fuerzas del mismo tamaño pero en sentido opuesto, actuando respectivamente sobre cada uno de ellos.

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EVALUACIÓN En relación con lo que aprendiste en la segunda ley de Newton realiza en tu cuaderno de notas el siguiente problema. 36.- Durante 4 s se aplicó a un bloque de 1.75 kg de masa, una fuerza de 7 N., si su velocidad inicial es de 3 m/s la velocidad final es: _______________________________________________________________________________ De las oraciones siguientes indica en tu cuaderno de notas que ley de Newton se está aplicando. 37.-La suma total de fuerzas que actúan sobre un cuerpo es igual a cero, se desplazará con un Movimiento Rectilíneo Uniforme o se encontrará en reposo. _______________________________________________________________________________ 38.-.¿A qué se debe que un cuerpo se encuentre en reposo? _______________________________________________________________________________ 39.- Si la suma de todas las fuerzas ejercidas sobre un cuerpo es mayor que cero, se desplazará con un movimiento acelerado. _______________________________________________________________________________ 40.- Si el tiempo y la fuerza son constantes, en condiciones de fricción despreciable , el cambio de velocidad que sufre el cuerpo, es inversamente proporcional a la masa del cuerpo. _______________________________________________________________________________ Utiliza la fórmula que resume la segunda ley de Newton para resolver los siguientes problemas, usa para ésto tu cuaderno de notas. 41.-¿ A cuánto equivale la masa de un cuerpo si inicialmente tenía una velocidad de 1.5 m/s llegando finalmente a 8 m/s durante 2 s., aplicando una fuerza de 5 N? _______________________________________________________________________________ 42.- Un bloque de madera sufrió un cambio en la velocidad de su movimiento de 3 m/s hasta 3.5 m/s, cuando se le aplicó una fuerza de 3 N durante 1.5 s ¿Cuál es su masa? _______________________________________________________________________________ 43.- Una bolsa de 45 kg es transportada sobre una base metal. ¿Cómo es más fácil moverla? _______________________________________________________________________________ 44.- Si se mantiene una fuerza constante sobre un cuerpo, el cambio en la velocidad es igual a: ____________________________________________________________________________

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FÍSICA I

Al concluir la lectura del capítulo 3 fascículo 2 comprenderás: en qué consisten los conceptos de caída libre e impesantez y la relación que ellas guardan con la atracción gravitatoria; como utilizar de manera matemática y gráfica el método del paralelogramo para la suma de fuerzas. CAÍDA LIBRE PESO, CAÍDA LIBRE E INGRAVIDEZ. En la antigüedad el filósofo griego Aristóteles mencionaba que un cuerpo tiene un estado neutro y que era el reposo, que los objetos más pesados llegaban más rápido que los ligeros, ésto es lo que generalmente todos pensamos al iniciar nuestros cursos de Física. A ver que pensamos al teminar de leer este tema. Es muy común oir a la gente decir cuanto “pesa eso o aquello”, principalmente cuando van al mercado y llevan un número de frutas y quieren saber cuanto van a pagar. pero .... ¿Qué es el peso? Cuando hablamos de cuanto pesa, más bien queremos decir cuál es su masa. Para encontrar nuestra definición de peso vamos a revisar un poco la ley de la gravitación universal de Newton. “ La ley de la gravitación universal nos dice: La atracción gravitatoria entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto de sus masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.” De esta ley se puede encontrar el valor de la aceleración de la gravedad ( g ) en la superficie de la Tierra que es la misma para todos los cuerpos, según había pensado Galilei, se toma como 9.81 m/s², porque varía ligeramente con la altitud y la latitud de cada región; por ejemplo en México vale 9.78 m/s², pero en otros lugares tendría un valor de 9.83 m/s², por lo que se ha tomado como un valor medio entre el más alto y el más bajo que es 9.81m/s². Bien, ahora podemos decir que cuando un cuerpo cae, este adquirirá la aceleración de la gravedad (g). Es decir que el peso de un cuerpo se define como la fuerza gravitatoria con que la Tierra lo atrae . Es el producto de la masa de cada cuerpo por la aceleración de la gravedad. P = mg

EJEMPLO a)

Queremos saber cuánto pesa un bulto de cemento que tiene una masa de 25 kg

m = 25 kg g = 9.81 m/s2. P=?

P = mg

P = (25 kg)( 9.81 m/s2) = 245.25 N

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FÍSICA I

Por eso cuando dejamos caer dos o tres cuerpos nos preguntamos cual cae primero y muchas veces no sabemos decir con certeza la respuesta, aparte de la masa también influye la forma del cuerpo, la oposición del aire, el volumen etc., por lo que es necesario revises los siguientes ejemplos además de analizar el apartado de caída libre. b) Si soltamos una hoja de papel y una canica cuando hay aire, ¿cuál llegará antes al piso? Llegará primero la canica porque es menor el área de resistencia que pone al aire y la hoja al ser mayor su área lo empuja hacia arriba, debido a ésto tarda más tiempo en caer. Pero si hacemos bolita el papel y lo dejamos caer nuevamente, la opción del aire es menor por el área del papel y casi llegan al mismo tiempo ( aunque podríamos decir que llegan al mismo tiempo) como la diferencia es muy poca no la notamos. Esta diferencia se nota en distancias muy grandes de caída, si son pequeñas son imperceptibles. Por eso, cuando hablamos de peso necesariamente tenemos que hablar de caída libre, estamos indicando que no hay resistencia alguna, es decir está al vacío, pero en nuestra vida cotidiana ésto casi es imposible por lo que necesitamos crear este ambiente; en una cámara al vacío. Las variables que influyen en el tiempo de caída de los objetos en diferentes medios resistivos son: el peso, la masa , la forma del objeto y el medio resistivo. Otros medios resistentes además del aire, son los líquidos: el aceite, el agua, la glicerina y hasta el mismo vidrio, si recuerdas en tus cursos de la secundaria te dijeron que el vidrio también tiene fluidez pero muy lenta y para notarla debe pasar muchos años. La propiedad que hace que un líquido tenga más resistencia a fluir es la viscosidad (es la oposición de un cuerpo a fluir). c) Si colocamos una bola de billar y una bala de cañón dentro de una cámara al vacío ¿Cuál caerá primero? Caerán al mismo tiempo porque no hay resistencia alguna. d) Cuando dejamos caer un cuerpo dentro de aceite su caída tiende a ser lenta, una por la viscosidad y otra por las características que tiene el cuerpo si es poroso, es grande o chico, o simplemente por su masa. Si dejamos caer dos canicas de la misma masa pero distinto volumen tiende a caer más rápido la de menor volumen. Cuando hablamos de peso y caída libre, se tiene la tendencia de involucrar también la ingravidez. Si sabes que el peso es el producto de la masa, podemos decir que la definición de ingravidez deriva de ésta. Podemos decir que un cuerpo está en estado de ingravidez cuando alcanza la misma aceleración con que es atraído hacia la Tierra ( porque si recuerdas g no varía para ningún cuerpo). e) Si vas caminado por la calle y hay un desnivel, si no te fijas, tienes la sensación de que flotas o que vas a caer. Esto es cuando se presenta el estado de ingravidez.

Si bajas en un elevador sientes que te robaron el piso, ahí nuevamente tenemos el estado de ingravidez.

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FÍSICA I

f) Si un auto viaja con una velocidad mayor de 110 km/h ( no quiere decir que sea forzosa la velocidad indicada generalmente, es cuando lleva velocidades altas) y baja la pendiente de un puente a desnivel, se tiene la sensación de que tu interior se sube, hablamos nuevamente de ingravidez. Este estado no es muy común en nuestra vida , por eso cuando nos acostumbramos a usar el elevador, ya no lo sentimos y son pocas las veces que se presenta.

EVALUACIÓN Lee todas las preguntas y contéstalas en tu cuaderno de notas utilizando los conocimientos que adquiriste al estudiar los temas de caída libre, peso e ingravidez. 45.- Si dos paracaidistas se lanzan al mismo tiempo de un avión, uno de 48 kg y el otro de 80 kg ¿Quién caerá primero? _______________________________________________________________________________ 46.- El volumen de un cuerpo y su peso, son magnitudes independientes entre sí cuando: _______________________________________________________________________________ 47.- ¿El peso de un cuerpo es exactamente lo mismo que su masa? _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ En las dos siguientes figuras se muestran la aplicación de dos fuerzas sobre un bloque:

48. Con el dinamómetro podemos medir ..._____________________________________________ 49.- La figura que representa la resultante de F1 y F2, es : _______________________________

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FÍSICA I

50.- De las dos figuras, ¿cuál esta indicando la fuerza equilibrante en las fuerzas F1 y F2? _______________________________________________________________________________ 51.- Si dos cuerpos tienen el mismo volumen, pero sus masas son diferentes, tendrán diferente peso: (argumenta tu respuesta) _______________________________________________________________________________ 52.- Si multiplicamos la masa de un cuerpo por 9.81 m/s2 obtendremos _______________________________________________________________________________ 53.- Dentro de una cámara que se encuentra al vacío, una hoja de papel y un ladrillo se dejan caer ¿Cuál llegará primero al fondo? _______________________________________________________________________________ 54.- Cuando dos cuerpos tienen la misma masa pero diferente volumen y simultáneamente en un recipiente, ¿cómo es la caída de los dos cuerpos?.

caen

_______________________________________________________________________________ 55.-¿ A qué se debe que la Luna no sale de su órbita? _______________________________________________________________________________ 56.- En una cubeta de agua se dejan caer dos canicas de igual masa una con 2.1 cm y otra con 2 cm y diferentes volumen. ¿Cuál llegará primero al fondo? _______________________________________________________________________________ 57.- Una catapulta lanza una piedra, si se parte del reposo y se lanza con una fuerza de 7 N siendo una masa de 36 kg tardando 10 s. ¿Qué velocidad llevará la piedra? _______________________________________________________________________________

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FÍSICA I

3.3. COMPENDIO FASCÍCULO 3. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE SISTEMAS MECÁNICOS. Al concluir la lectura del compendio fascículo 3, pudiste entender; que relación tienen entre sí la energía potencial gravitatoria y el trabajo mecánico; que la variación de las energías cinética y potencial dependen una de la otra y que ello determina el comportamiento de un sistema mecánico. TEMA: ENERGIA Y TRABAJO ENERGÍA Y TRABAJO Generalmente decimos que estamos trabajando al realizar alguna actividad, por ejemplo al ir a la oficina, realizar una actividad en casa, decimos trabajé demasiado; pero recuerda que trabajo es la aplicación de una fuerza durante cierta altura o distancia, si el cuerpo al que se le aplica la fuerza no se mueve (recorre una distancia) entonces no hay trabajo y las fórmulas que usamos para calcular el trabajo, son semejantes y se expresan de la siguiente manera: W=F*d

ó

Donde :

W = ph Donde:

W = trabajo F = fuerza d = distancia

W = trabajo p = peso = mg h = altura

La unidad de trabajo en el sistema internacional es el Joule ( J ), el cual se define como el trabajo necesario para elevar un cuerpo de 1 N de fuerza a un metro de altura a velocidad constante. Es decir el producto de N x m = J.

El trabajo es directamente proporcional con el peso y la altura. La altura y el peso son inversamente proporcionales.

EJEMPLO a) ¿Cuál es el trabajo necesario para levantar una maceta de 37 kg de masa a una altura de 2.5 m? W=? masa = 37 kg h = 2.5 m

W = ph

W = (362.97 N) (2.5m) = 907.42 J

p = mg = ( 37kg) (9.81m/s2) = 362.97 N

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FÍSICA I

La energía mecánica la podemos encontrar en todas nuestras actividades, no se ve ni se siente aunque sí la utilizamos porque sólo podemos percibir sus efectos, ya que no se crea sólo se transforma sabiéndola controlar. Para estudiarla, se divide en dos tipos la potencial y la cinética: la energía potencial es la que se almacena para realizar un trabajo. Esta la podemos calcular con la fórmula siguiente: Ep = ph También se conoce como energía potencial gravitatoria y se le llama así por su estado de reposo a cierta altura. Si te das cuenta es semejante a la del trabajo cuando elevamos el cuerpo por lo cual podríamos decir que: trabajo es igual a energía potencial gravitacional. Sintetizando el estudio de la energía potencial debemos realizarlo así: Energía potencial gravitacional: por su posición puede realizar un trabajo. Energía potencial elástica: Cuando un material elástico se contrae y después se suelta, ésta realiza trabajo. b) Si tenemos un resorte en su estado normal con cierta longitud, al comprimirlo disminuye esta longitud, pero guarda una energía potencial elástica, que se pierde al soltar el resorte.

c) Al tener un cuerpo en posición alta guarda una energía potencial gravitatoria que utilizas al dejar caer el cuerpo, y comienza otro tipo de energía que es la cinética. En el momento de que cae el cuerpo la energía potencial se convierte en energía cinética, porque un cuerpo se mueve y en virtud del movimiento realiza trabajo. El objeto tiene energía de movimiento o energía cinética y ese depende de su masa y su rapidez. El objeto en movimiento es igual al trabajo requerido para llevarlo desde el reposo hasta la rapidez con que se mueve, además si el cuerpo gira en su propio eje también realiza trabajo, a esta energía se le conoce como energía cinética rotacional. Entonces, para calcular esta energía la hacemos con la fórmula: Ec = ½ m v² ¿Cuál es la energía cinética que experimenta el carrito de la montaña rusa, si este tiene una masa de 30 kg y lleva una velocidad de 45 km/h? Ec = ? m = 30 kg V = 45 km/h

Ec = ½ m V² Ec = ½ ( 30 kg) ( 45 km/h) 2

Haciendo la conversión a m/s tenemos (45 km/h) (1000 m/1 km) (1h/ 3600 s) = 12.5 m/s Ec = ½ (30 kg)( 12.5 m/s)² = 4687.5 J

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FÍSICA I

d) Las turbinas que se utilizan en las plantas hidroeléctricas se hacen girar con la caída del agua en sus aspas y así se genera la energía. La energía cinética para entenderla mejor también la dividimos en dos: Energía cinética traslacional: que por su estado de movimiento puede realizar un trabajo mecánico. Energía cinética rotacional:

que por estar girando o rotando puede realizar trabajo.

EVALUACIÓN Utiliza la información sobre energía cinética y energía potencial y contesta en tu cuaderno de notas las siguientes preguntas. 58.- El día y la noche, se deben a la energía: ___________________________________________ 59.- Cuando juegas con el trompo, se esta aplicando la energía :____________________________ 60.- Cuando un cuerpo es lanzado verticalmente hacia abajo, y su altura va disminuyendo con respecto al suelo, disminuye el valor de la energía._______________________________________ Observa el siguiente esquema, en él se muestra a una persona que levanta un bloque de 30 N de peso a 1.5 m de altura, con la ayuda de una polea.

61.- Calcula la energía potencial que se está aplicando en kJ. _____________________________ 62.- El trabajo mecánico que se aplicó para levantar la polea a 1.7 m en kJ, es: _______________

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FÍSICA I

63.- Un clavadista se encuentra en un trampolín de 12 m de altura, si es de 50 kg ¿Cuál es su energía potencial? ________________________________________________________________ La información que se te da sirve para que contestes en tu cuaderno de notas las siguientes preguntas. Una presa esta con las compuertas cerradas. 64.- ¿Qué energía tiene? __________________________________________________________ 65.- Si se abren las compuertas, ¿Cómo es la relación de energía? _________________________ _______________________________________________________________________________ 66.- Las estaciones del año son consecuencia de : _____________________________________ 67.- Cuando un auto se desplaza rectilíneamente y le aplicamos los frenos, el valor de esta energía también decrecerá. ________________________________________________________ 68.- Si a un trompo lo soltamos de la cuerda, manifiesta: _________________________________

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FÍSICA I

IV. HOJA DE COTEJO DE LA EVALUACIÓN

Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

RESPUESTAS Masa, tiempo, cambio velocidad y fuerza Tiempo empleado Masa del bloque Dinamómetro Fuerza aplicada Cambio de velocidad Directa

RETROALIMENTACIÓN de Deben ser las que cambian de valor.

No debe cambiar su valor en la segunda etapa. Debe cambiar su valor en la segunda etapa. No tiene cambio alguno. No debe cambiar su valor en la tercera etapa. No cambia de valor en la segunda etapa. En la primera etapa aumenta fuerza y también velocidad . La masa del bloque La masa disminuyó y aumentó la velocidad en la tercera etapa. Tiempo Era un elemento del sistema porque no se movía . Directa Identificar como se relacionan, si aumenta una y la otra también, es directa. El problema te va indicando los elementos y como está el sistema. Inversa Identificar como se relacionan, si aumenta una y la otra disminuye, es inversa. Si , son iguales. Si las colocamos una encima de la otra son del mismo tamaño. Inversa Identificar como se relacionan si aumenta una y la otra disminuye es inversa. Un conjunto de elementos El problema te va indicando los elementos y como está para un problema el sistema, ésto es para que identifiques como actúan los determinado. elementos y como son.

15

Para identificar nuestro problema

16

Variables

17

Si una variable aumenta su valor, con la que se relaciona también aumenta su valor Un coche lleva una velocidad, y recorre una distancia en 2 h, al aumentar la velocidad utiliza menos tiempo en recorrer la misma distancia. Una fuerza que rompa el equilibrio en que se encuentra. Para mover o detener un cuerpo hay que aplicar una fuerza externa. La oposición que presentan los cuerpos al cambio de su velocidad La fuerza de fricción estática

18

19 20 21 22

El problema te va indicando los elementos y como está el sistema, es para que veas como al variar los elementos del problema también varía el resultado. Son incógnitas que cambian de valor. Identificar como se relacionan, si aumenta una y la otra debe aumentar, es directa. Identificar como se relacionan ,si aumenta una y la otra disminuye es inversa

La 1ª ley de Newton. La 1ª ley de Newton. La 1ª ley de Newton. Es una fuerza oponente necesaria para el movimiento ( agarre como se conoce en los autos)

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FÍSICA I

23 24

Una fuerza Fricción cinética

25

Deflectora

26

M.R.U.

27

v = 1.6 m/s

28

VII y VIII

29

III y VI

30

La figura A porque es horizontal v = 22 m/s

31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

La 1ª ley de Newton. Es el empuje que produce un cuerpo a otro cuando hay movimiento. Es una fuerza que provoca un desvío a la trayectoria de una fuerza. Solo recuerda que hay que tener distancias iguales en tiempos iguales o velocidad igual en varios punto . Utiliza la fórmula de velocidad v = d/t y obtiene el resultado. Utiliza la fórmula de velocidad v = d/t y obtiene el resultado. Utiliza la fórmula de velocidad v = d/t y obtiene el resultado. Repásalo en el compendio fascicular.

Utiliza la fórmula de velocidad v = d/t y obtiene el resultado. Punto A Utiliza la fórmula de velocidad v = d/t y obtiene el resultado. . Punto C Utiliza la fórmula de velocidad v = d/t y obtiene el resultado. Puntos D y E Utiliza la fórmula de velocidad v = d/t y obtiene el resultado. Es una zona magnética y esta Recuerda que hay tres tipos de fuerzas deflectoras. actúa como fuerza deflectora vf =19 m/s Sólo debes aplicar la fórmula de aceleración, hacer despeje y obtiene el resultado. Primera ley La ley de la inercia Primera ley La ley de la inercia Segunda ley Siempre que una fuerza no equilibrada actúa sobre un cuerpo, en la dirección de la fuerza se produce una aceleración. Segunda ley Siempre que una fuerza no equilibrada actúa sobre un cuerpo, en la dirección de la fuerza se produce una aceleración. M = 1.5 kg Recuerda la fórmula de la segunda ley de Newton F=ma; se despeja y obtiene resultado. M = 9 kg Recuerda la fórmula de la segunda ley de Newton F= ma; se despeja y obtiene resultado. Jalando la bolsa Cuentas con la ayuda del piso y no soportas todo el peso en el brazo. V -V o= ft/m Se utiliza la fórmula de aceleración pero desplegada y se le quita una de las velocidades porque nos indica que no hay cambio de velocidad. El paracaidista de 80 Como uno de ellos tiene mayor peso y existe resistencia del aire cae primero el de mayor peso. No, porque para saber el Dependiendo de la masa es el peso, aunque la peso necesitamos tener la aceleración con que caen los cuerpos a la Tierra es la masa del cuerpo. misma. No , uno es cantidad de Esta es la diferencia de peso y masa. materia, otra aceleración con que es atraído hacia la Tierra El peso Para obtener el peso únicamente hay que multiplicarlo por la aceleración con que atrae un cuerpo a la Tierra. CUADERNO DE ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE, CONSOLIDACIÓN Y REATROALIMENTACIÓN

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FÍSICA I

49

La figura B

50

La figura A

51

No porque su masa es diferente El peso Caen al mismo tiempo

52 53 54

56

Tarda en llegar más el de mayor volumen Por la fuerza de gravedad de la Tierra Llegan al mismo tiempo

57

v = 1.94 m/s

58

Cinética traslacional.

59 60

Cinética rotacional. Potencial

61

0.45 KJ

62

0.45 KJ

63

Ep = 5886 J

64

Energía potencial

65

Aumenta la cinética y disminuye la potencial

66 67

Energía cinética traslacional Energía cinética

68

Energía cinética rotacional y traslacional.

55

Si recuerdas como se representa el método del paralelogramo obtendrás tu respuesta. Utilizando el método del paralelogramo obtendrás la respuesta. Al multiplicar las masas por 9.81 dan un resultado diferente. Al multiplicar las masas por 9.81 obtendremos el peso. Porque no hay resistencia de ningún tipo y la aceleración es la misma caen al mismo tiempo. Por el tamaño es más el área que toca el aceite y es mayor oposición para ir cayendo. Está en constante movimiento y si no hubiera fuerza de gravedad tendría una trayectoria tangencial. Revisa nuevamente el capítulo 3 de tu compendio fascículo 2. Revisa nuevamente el capítulo 3 de tu compendio fascículo 2. Porque al irse moviendo existe energía cinética y traslacional por la distancia que recorre. Porque su movimiento es rotatorio. Entre más se mueve pierde la energía potencial, y aumenta la cinética. Utiliza la fórmula de energía potencial que viene en tu compendio fascicular. Si puedes verificar el resultado, es igual porque energía potencial y trabajo en semejante la fórmula. Utiliza la fórmula de energía potencial y encontrarás el resultado. Si recuerdas energía potencial es como si fuera energía acumulada, aquí el agua pierde movimiento. Si recuerdas energía potencial es como si fuera energía acumulada, aquí el agua pierde movimiento y al comenzar a salir comienza a moverse y se transforma en energía cinética. Porque la Tierra tiene un movimiento de traslación. Porque al detener el carro va perdiendo el movimiento y no hay energía cinética. En esta energía porque gira y además recorre una trayectoria.

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FÍSICA I

V. EVALUACIÓN MUESTRA

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FÍSICA I

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FÍSICA I

COLEGIO DE BACHILLERES COORDINACIÓN DE ADMINISTRACIÓN ESCOLAR Y DEL SISTEMA ABIERTO

EVALUACIÓN FINAL GLOBAL

MODELO: A ASIGNATURA:

FÍSICA I

SEMESTRE:

PRIMER SEMESTRE

CLAVE:

EVALUACIÓN MUESTRA

DEPARTAMENTO DE EVALUACIÓN

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FÍSICA I

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FÍSICA I

INSTRUCCIONES GENERALES Este cuadernillo contiene reactivos que al resolverlos conforman tu evaluación final de acreditación, de la asignatura: Esta evaluación nos permitirá (a tí y a nosotros) saber el grado en que has alcanzado el propósito de la asignatura (nota valorativa I, A, B, C), de tal manera que si tu nota es positiva (A, B, C) ésta será considerada para tu calificación final, pero si llegase a ser insuficiente (I), sólo te informaremos de los objetivos que aún no dominas, sin considerar la nota obtenida para tu calificación de la asignatura. Antes que inicies la resolución de esta evaluación, es conveniente que sigas estas recomendaciones: I.

Este cuadernillo debe servirte ÚNICAMENTE para leer los reactivos, por ello no hagas NINGUNA anotación en él. EVITA QUE SE TE SUSPENDA LA EVALUACIÓN.

II.

Realiza una lectura general de todas las instrucciones para que puedas organizar tu trabajo.

III.

Además del cuadernillo, debes tener una HOJA DE RESPUESTAS en la que debes anotar, primero tus datos personales (nombre, matrícula, centro) y de la asignatura (clave, número de fascículo o global), así como las respuestas.

IV.

La HOJA DE RESPUESTAS presenta en cada una de las preguntas siete opciones posibles:

1

A

B

C

D

E

V

F

2

A

B

C

D

E

V

F

La forma de contestarla deberá ser la siguiente: *

En los casos en que se te presenten preguntas de OPCIÓN MÚLTIPLE o de RELACIÓN DE COLUMNAS sólo rellenarás con lápiz del No. 2 ó 2 ½ una de las opciones, por ejemplo:

2.

Es elevarse de los casos o fenómenos específicos a conceptos o enunciados más amplios que los abarquen o los expliquen. a) b) c) d) e)

Introducción. Generalización. Ejemplificación. Desarrollo de la teoría. Planteamiento del problema.

1

A

B

C

D

E

V

F

2

A

B

C

D

E

V

F

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FÍSICA I

Relaciona las dos columnas e indica en tu hoja de respuestas la letra que señala el nombre de cada una de las expresiones algebráicas que aparecen del lado izquierdo. 3x4 - 3x2 16x4 - 12x3 + 17x 32xy - 5x2 + 6x - 13

3. 4. 5. 3

A

B

C

D

E

V

F

4

A

B

C

D

E

V

F

5

A

B

C

D

E

V

F

*

a) b) c) d)

Monomio. Binomio. Trinomio. Polinomio.

En el caso que se te presenten reactivos de VERDAD “V” y FALSO “F”, sólo rellenarás con lápiz del No. 2 ó 2 ½ una de las opciones de “V” o “F”, por ejemplo: El compendio fascículo 1 de Química III aborda los conceptos de fermentación y sus aplicaciones, con respecto a la caracterización de las fermentaciones; marca la letra “V” si es VERDADERA o la letra “F” si es FALSA, cada una de las siguientes aseveraciones.

6.

La fermentación láctica es un proceso que se realiza en ausencia de oxígeno.

7.

En un proceso fermentativo se libera energía que en su mayoría se desprende

6

A

B

C

D

E

V

F

7

A

B

C

D

E

V

F

como calor.

V. Asegúrate de que el número del reactivo que contestas corresponda al mismo número en la hoja de respuestas. Este es un ejemplo de como van a ser tus evaluaciones finales; como verás son un poco distintas a las del cuaderno de actividades de aprendizaje, consolidación y retroalimentación porque aquí sólo son preguntas cerradas. Al final se te presentan las respuestas correctas.

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FÍSICA I

FÍSICA I EVALUACIÓN GLOBAL

COMPENDIO FASCÍCULO 1 Al concluir la lectura del compendio fascículo 1 el estudiante debe comprender que es un sistema físico; en qué consisten los conceptos de variables, constantes y relación de proporcionalidad, y para qué se utiliza la representación gráfica de un sistema físico. De las siguientes afirmaciones, escribe con la letra F si es falsa o con letra V si es verdadera en tu cuaderno de notas. 1.

Un sistema físico es la ambientación de nuestro problema.

2.

Una relacón directa es que al aumentar una variable la otra disminuye.

Recuerdas que en tu compendio fascículo realizamos una práctica con focos, retomando un poco de ésta lee el siguiente experimento. Se tienen ♦ ♦

4 baterías ( pilas) 5 focos con socket

*

alambre

Hay que armar circuitos en serie y en paralelo: Circuito en serie En una conexión en serie, la corriente solo tiene un camino y el voltaje se divide entre la cantidad de focos conectados. Circuito 1 Conecta un foco con una batería y observa el brillo del foco, ve conectando los focos uno a uno y observa cómo el brillo de los focos va cambiando. Circuito en paralelo En una conexión en paralelo la corriente tiene distintos caminos por donde puede pasar y el voltaje es igual en todos los focos que hay en el circuito. Circuito 2 Conecta primero un foco con las cuatro baterías, a continuación ve conectando los siguientes focos hasta conectar los cinco, fijate muy bien como es el brillo de los focos al ir agregándolos.

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FÍSICA I

Para contestar las preguntas del 3 al 8 lee y analiza toda la información que tienes sobre el experimento, y contesta eligiendo el inciso correcto en cada una de las preguntas. Las respuestas escríbelas en tu cuaderno de notas. En las primeras cuatro preguntas vamos a trabajar el circuito 1 3.-

El sistema físico en el experimento es: a) La corriente. b) El circuito. c) Los focos. d) Las pilas.

. 4.-

Identifica cuales son los elementos variables del sistema en la primera conexión: a) La corriente. b) El circuito. c) Los focos. d) Las pilas.

5.-

Si nosotros aumentamos la cantidad de focos y disminuye el brillo nosotros estamos haciendo, una relación: a) b) c) d)

6.-

Proporcional a la misma del cuerpo. Directamente proporcional. Inversamente proporcional. Inversamente al cuadrado.

Si aumentamos la cantidad de focos y disminuye el brillo de éstos, para que fuera una relación directa se tendría que ... a) aumentar el brillo de los focos. b) disminuir el brillo de los focos. c) diminuir la cantidad de pilas. d) aumentar las pilas.

Para las pregunta 7 y 8 debes analizar el circuito 2 y escribir tu respuesta en tu cuaderno de notas. 7.En la segunda conexión las variables son ... a) la corriente. b) las baterías. c) el circuito. d) los focos. 8.-

Cuando hacemos la conexión en paralelo, en que momento las fuentes de corriente son variables: a) Cuando conectamos el segundo foco. b) Al conectar los cinco focos. c) Si hay un sólo foco. d) No son variables.

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FÍSICA I

9.-

¿Para qué te sirve la representación gráfica del sistema? a) b) c) d)

10.-

Simplificar el análisis de nuestro sistema. Resolver el sistema. Plantear el sistema. Inicar el problema.

Es la representación gráfica del siguiente circuito; conecta en serie 2 focos que a su vez se conectan en serie con 3 focos conectados en paralelo.

COMPENDIO FASCÍCULO 2 Al concluir la lectura del compendio fascículo 2, el estudiante logró comprender en qué consisten los conceptos fuerza, movimiento rectilíneo uniforme e inercia; qué efecto tienen las fuerzas de fricción cinética, de fricción estática neta y deflectora; cómo se calcula la velocidad y qué relación tiene con ella el tiempo y la distancia recorrida. Tenemos un cochecito de fricción (para hacerlo caminar se roza en el suelo) y tenemos tres tipos de superficie una totalmente lisa, una rugosa y una lisa con aceite. El cochecito se colocó en el piso y se hizo presión sobre él para rozarlo con el suelo y al soltarlo en la primera superficie camina con dificultad; en la trayectoria que recorría se colocó un imán ésto provocó una desviación; en la segunda superficie camina en muy buenas condiciones y en la tercera superficie no logramos que se moviera de su lugar aunque las llantas si estaban girando. Lee cuidadosamente el texto anterior para que puedas contestar las siguientes aseveraciones con F si son falsas y con V si son verdaderas. Escribe tus respuestas en tu cuaderno de notas. 11.Para mover un objeto que se encuentra en reposo necesitamos aplicarle una fuerza neta diferente de cero. 12.-

Cambia de trayectoria el cochecito con el imán porque actúa como fuerza deflectora.

Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno de notas, eligiendo el inciso correcto. 13.-

De los siguientes enunciados, ¿cuál es la primera ley de Newton? a) Una aceleración es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional la masa del cuerpo. b) Para que un cuerpo se mueva o se pare necesita una fuerza externa. c) Todo cuerpo tiende a ir hacia la Tierra por la gravedad de la Tierra. d) A toda acción siempre hay una reacción en sentido contrario.

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41

FÍSICA I

14.-

Tenemos un cochecito de pilas que cuando camina y choca con algún objeto, cambia su trayectoria., el ejemplo tiene relación con... a) un movimiento rectilíneo uniforme. b) un movimiento acelerado. c) una velocidad inicial. d) una velocidad final.

Resuelve el siguiente problema en tu cuaderno de notas. 15.-

Un camión de volteo lleva un carga de 4500 kg, y tarda 7 hr en recorrer una distancia de 80 km. ¿Cuál es la velocidad que lleva el camión? km. ¿Cuál es la velocidad que lleva el camión? a) 7.5 km/h. b) 11.4 km/h. c) 19.9 km/h. d) 26.3 km/h.

Al concluir la lectura del compendio fascículo 2, el estudiante debe comprender cuál es la relación de proporcionalidad entre el cambio de velocidad, la masa, la fuerza neta y tiempo de aplicación de la fuerza que se relacione con la segunda ley de Newton; en que consisten y que consecuencias tiene la tercera ley de Newton. Tus respuestas escríbelas en tu cuaderno de notas. 16.-

La segunda ley de Newton la podemos sintetizar en la fórmula : a) F = ma. b) F = vt. c) F = mt. d) F = a v.

17.-

Para tener un MRU necesitamos: a) Distancias iguales en tiempos iguales. b) Tiempos mayores y distancias menores. c) Distancias iguales y tiempos diferentes. d) Tiempos menores y distancias mayores.

18.-

Postulado de la tercera Ley de Newton : a) Una aceleración es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa del cuerpo. b) Para que un cuerpo se mueva o se pare necesita una fuerza externa. c) Todo cuerpo tiende ir hacia la Tierra por la gravedad de la Tierra. d) A toda acción siempre hay una reacción en sentido contrario.

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FÍSICA I

Resuelve los siguientes problemas en tu cuaderno de notas. 19.-

Un automóvil que pesa 300 kg, se le terminó la batería, para poderlo mover se le aplica una fuerza de 95 N ¿Cuál es la aceleración del automóvil? a) 0.0569 m/s2. b) 0.1345 m/s2. c) 0.3166 m/s2. d) 0.9872 m/s2.

Al concluir la lectura del compendio fascículo 2 , el alumno debe comprender: en qué consisten los conceptos caída libre e impesantez y la relación que ellas guardan con la atracción gravitatoria; comó utilizar de manera gráfica el método del paralelogramo.

Utilizando la información del compendio fascicular unidad 3 contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno de notas eligiendo el inciso correcto. 20.-¿Cuál de los enunciados siguientes explica como encuentras el peso de un cuerpo? a) b) c) d)

Multiplicas la masa de un cuerpo por 9.81. Divides la masa de un cuerpo entre 9.81. Le restas a la masa de un cuerpo 9.81. Sumas a la masa de un cuerpo 9.81.

21.- Al ir caminado hay un desnivel sin darte cuenta sientes la sensación de que te caes, lo anterior es debido a: a) b) c) d)

La sensación de la gravedad. Que se pierde masa. Que se gana peso. La impesantez.

22.- Si un bulto de cemento tiene un peso de 450 N, entonces su masa es: a) 11.98 kg. b) 22.09 kg. c) 45. 87 kg d) 76.23 kg.

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FÍSICA I

COMPENDIO FASCÍCULO 3 Al concluir la lectura del compendio fascículo 3 el alumno puede entender; qué relación tienen entre sí la energía potencial gravitatoria y el trabajo mecánico; que la variación de las energías cinética y potencial dependen una de la otra y que ello determina el comportamiento de un sistema mecánico. Con la información obtenida contesta en tu cuaderno de notas las preguntas siguientes eligiendo el inciso correcto. 23.Es el trabajo que realizas al llevar tu mochila que pesa 12 kg, de la casa a la escuela si recorres una distancia de 1000 m. a) b) c) d) 24.-

117720 J 11 000 N 1100 J 1200 N

Energía potencial se le llama a la energía que... a) se utiliza cuando esta en movimiento. b) necesita un cuerpo para moverse. c) transmite de un cuerpo a otro. d) guarda un cuerpo.

25.-

Es la energía que tiene la Tierra cuando trascurre el día y la noche. a) Cinética translacional. b) Potencial rotacional. c) Cinética rotacional. d) Potencial .

26.-

Una batidora con base, al ponerla a funcionar comienza a girar, utilizando una energía: a) Cinética rotacional . b) Potencial rotacional. c) Cinética traslacional. d) Potencial traslacional.

27.-

Es un ejemplo de energía cinética traslacional y rotacional. a) El golpeteo de un martillo. b) Cuando baja un yoyo. c) Al insertar un balero. d) Al sorber con un popote.

28.-

Debido a la fricción no existe el movimiento perpetuo. a) El aire provoca fricción en el movimiento lo que provoca que se detenga el movimiento. b) La fuerza que impulsa al sistema es insuficiente. c) Por el volumen del cuerpo. d) Por la masa del cuerpo.

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FÍSICA I

29.-

Hay sistemas que son llamados cíclicos cual de los siguientes enunciados lo explica : a) Repiten el mismo movimiento en forma continua. b) Cambian constantemente de movimiento. c) Es con pulsos. d) Es continuo.

30.-

Se le llama así a la energía que adquiere un resorte cuando un cuerpo choca contra él. a) Energía potencial elástica. b) Energía cinética elástica. c) Energía rotacional. b) Energía cinética.

31.

Un columpio posee una energía: a) Oscilatoria. b) Ondulatoria. c) Rotacional. d) Traslacional.

32.-

.

¿Por qué la montaña rusa puede hacer el recorrido total si únicamente se le impulsa para que suba? a) Porque el cochecito tiene motor. b) Porque tiene energía eléctrica todo el recorrido. c) Por la fuerza que gana cuando llega a la pendiente. d) Por la fuerza que gana al recorrer una pendiente muy grande.

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FÍSICA I

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FÍSICA I

5.2

HOJA DE COTEJO DE LA EVALUACIÓN MUESTRA

COMPENDIO FASCÍCULO 1 1 V 2 F 3 B 4 B 5 B 6 A 7 D 8 D 9 A 10 C

COMPENDIO FASCÍCULO 2 11 V 12 V 13 B 14 B 15 B 16 A 17 A 18 D 19 C 20 A 21 D 22 C

COMPENDIO FASCÍCULO 3 23 A 24 D 25 C 26 A 27 B 28 A 29 A 30 A 31 A 32 D

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FÍSICA I

BIBLIOGRAFÍA ALVARENGA Y MÁXIMO. Física General. Harla, México, 1983 PAUL E. TIPPENS. FíSICA Conceptos y Aplicaciones. McGraw-Hill, México, 1986 ROMERO MONROY RICARDO. Actividades de Aprendizaje, FíSICA I. “Manual para la enseñanza de la física” C.B.(CAPF).México,D.F. págs.151 Colegio de Bachilleres, Dirección de Planeación Académica, Coordinación del Sistema de Enseñanza Abierta. Física I (Sistemas Físicos), Fascículo 1, Ed. Imprenta Ajusco, S.A. de C.V., México D.F. 1992. Colegio de Bachilleres, Dirección de Planeación Académica, Coordinación del Sistema de Enseñanza Abierta. Física I (Primera Ley de Newton), Fascículo 2, Ed. Imprenta Ajusco, S.A. de C.V., México D.F. 1992. Colegio de Bachilleres, Dirección de Planeación Académica, Coordinación del Sistema de Enseñanza Abierta. Física I (Segunda y Tercera Ley de Newton), Fascículo 3, Ed. Imprenta Ajusco, S.A. de C.V., México D.F. 1992. Colegio de Bachilleres, Dirección de Planeación Académica, Coordinación del Sistema de Enseñanza Abierta. Física I (Peso, Caída Libre e Impesantez), Fascículo 4, Ed. Imprenta Ajusco, S.A. de C.V., México D.F. 1992. Colegio de Bachilleres, Dirección de Planeación Académica, Coordinación del Sistema de Enseñanza Abierta. Física I (Trabajo y Energía), Fascículo 5, Ed. Imprenta Ajusco, S.A. de C.V., México D.F. 1992.

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FÍSICA I

DIRECTORIO Jorge González Teyssier

Director General Javier Guillén Anguiano

Secretario Académico Francisco Lara Almazán

Coordinador Sectorial Norte Alfredo Orozco Vargas

Coordinador Sectorial Centro Rafael Velásquez Campos

Coordinador Sectorial Sur Álvaro Álvarez Barragán

Coordinador de Administración Escolar y del Sistema Abierto José Noel Pablo Tenorio

María Elena Saucedo Delgado

Director de Asuntos Jurídicos

Directora de Servicios Académicos

Ma. Elena Solís Sánchez

Ricardo Espejel

Directora de Información Y Relaciones Públicas

Director de Programación Francisco René García Pérez

Lilia Himmelstine Cortés

Director Administrativo

Directora de Planeación Académica Jaime Osuna García Mario Enrique Martínez de Escobar y Ficachi

Director de Recursos Financieros

Director de Extensión Cultural

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COLEGIO DE BACHILLERES

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