ENLACE GACHANTIVENSE

INSTITUCION EDUCATIVA JUAN JOSE NEIRA GACHANTIVA

MODULO TALLER DE FISICA GRADO DECIMO

CINEMATICA

La cinemática estudia el movimiento sin tener en cuenta la causa que lo produce. Otra unidad de la física, la dinámica, estudia la causa del movimiento. En esta parte estudiaremos solo las variables que se presentan cuando un objeto se mueve. Pero, ¿Qué es el movimiento?

En un principio, la humanidad creía que el estado natural de los cuerpos era el reposo, ya que se consideraba que la tierra era un elemento estático y que alrededor se movían todos los demás objetos celestes. Esta idea sin embargo, fue echada abajo cuando Nicolás Copérnico, un cura polaco estableció un modelo en el cual el sol se colocaba en el centro del sistema y alrededor de el todos los demás objetos se movían en órbitas circulares. El mismo Galileo en una de sus cavilaciones expresó: “nos movemos”, luego de haber comprobado que el modelo de Copérnico era real.

Para entender el movimiento es necesario un marco de referencia desde el cual se observe realmente que un objeto se mueve. Desde dicho punto se apreciará el cambio de posición que una partícula experimenta. Entonces, el movimiento es el cambio de posición de cualquier objeto.

No siempre esto se puede apreciar. No vemos nosotros que la tierra se mueva, solo porque no estamos fuera de ella para apreciar su rotación. Tampoco no vemos mover los electrones alrededor del núcleo atómico, pero sabemos que estos dos fenómenos ocurren. Cuando viajamos en un automóvil, no vemos mover la silla en la que vamos. Pero una persona desde el exterior del automóvil ve mover todo el conjunto del automóvil. Solo cuando nos mareamos, sentimos que el mundo nos da vueltas, pero en realidad viajamos en un vehículo llamado tierra que recorre 40 kilómetros cada segundo. Si estuviésemos fuera de ella (marco de referencia), la veríamos mover

JACTIVIDAD

1. Observa los elementos del gráfico. Describe con sus palabras lo que indica

2. Que es un marco de referencia

3. Como se detecta un leve movimiento de tierra

ELEMENTOS DEL MOVIMIENTO

1. El desplazamiento: cuando un cuerpo cambia de posición de un punto x₁ a un punto x₂, el vector desplazamiento describe el cambio de posición, es decir, la distancia en línea recta que el cuerpo se alejó del punto de referencia inicial. Se nota como Δx =x₂-x₁

Desplazamiento =posición final –posición inicial

El desplazamiento es el cambio de posición que sufre un cuerpo

2. La trayectoria: es el conjunto de puntos del espacio que ocupa el cuerpo a través del tiempo

3. Espacio recorrido o distancia recorrida: Es la medida de la trayectoria

4. El tiempo: es la duración del movimiento

5. La velocidad: es la relación entre el desplazamiento y el tiempo. Se representa mediante la ecuación: su magnitud se expresa en dependiendo si se maneja el sistema Internacional M,K,S o el C,G,S. la velocidad es un vector, ya que depende del desplazamiento que es también un vector

6. La rapidez: se define como la distancia recorrida en la unidad de tiempo. Se expresa como:

7. y es solo un escalar.

8. La velocidad media: Cuando en un trayecto, un móvil cambia su velocidad continuamente, la velocidad promedio se calcula mediante la expresión:

JACTIVIDAD

Observe el siguiente diagrama detenidamente y resuelva los interrogantes que a continuación se mencionan

1. La hormiguita fue del punto A al punto B, utilizando cualquiera de los cuatro caminos posibles. ¿en cuál trayectoria recorrió mayor distancia?

2. ¿en cuál trayectoria hubo mayor desplazamiento? ¿por qué?

3. Si la hormiga camina siempre al mismo ritmo, ¿en cuál camino emplearía menos tiempo? ¿En cuál más tiempo?

Argumente muy bien cada respuesta que dé a estos interrogantes. Cite ejemplos si es preciso

1. ¿Puede un cuerpo no tener desplazamiento durante un tiempo t y haber recorrido alguna distancia?

2. ¿puede suceder que un cuerpo no recorra distancia alguna y sin embargo se desplace?

3. ¿Puede un cuerpo tener velocidad cero y recorrer una distancia mayor que cero?

4. ¿puede un cuerpo desplazarse y no recorrer distancia?

5. ¿Cómo se puede medir la velocidad de un automóvil?

6. ¿Puede un cuerpo tener desplazamiento mayor que cero y velocidad cero?

7. ¿Cómo mediría la velocidad de la corriente de una quebrada?

MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME

A lo largo de este capítulo analizaremos algunos tipos de movimiento. Empecemos por el más sencillo y es el que realiza una partícula siguiendo una línea recta. Se considera que este es un movimiento uniforme rectilíneo porque el móvil recorre distancias iguales en tiempos iguales. Recordemos que la velocidad v expresada como: de esta ecuación se obtiene otras dos ecuaciones: una para el tiempo t y la otra para el desplazamiento x que son respectivamente: y . estas ecuaciones se emplean en la solución de problemas de este tipo.

Ejemplo1: un auto se mueve con velocidad constante de 216 km/h. calcula la distancia que recorre el auto en 15 segundos

Solución

Como la velocidad está expresada en Km/h, es preciso expresarla en m/s. esto se hace aplicando la conversión de unidades explicada en la primera parte de este curso. Esto es:

Ahora aplicamos la ecuación:

Ejemplo 2: la velocidad de un avión es de 918km/h, mientras que la de otro es de 300m/s. ¿Cuál de los dos es más veloz? Cuanta distancia recorre cada avión en 10 segundos?

Solución

Como en el caso anterior, convertimos la velocidad del primer avión a m/s y comparamos las dos velocidades

La velocidad del primer avión es menor que la del segundo. Ahora calculamos la distancia que recorre cada avión.

Primer avión:

Segundo avión:

Ejemplo 3: ¿cuánto tarda un vehículo en recorrer 600 km con velocidad constante de 12 m/s?

Solución

La velocidad está expresada en m/s y la distancia pedida en km. Luego, debemos realizar una conversión de km a m.

Ahora aplicamos: =50000s=13,89h

Explica esta última parte. De 50000segundos pasar a 13,89horas

JACTIVIDAD

Resuelve los siguientes problemas

1. Un móvil viaja con velocidad constante de 0,6 Km/h. calcula la distancia recorrida en 3 segundos

2. El sonido se propaga en el aire con velocidad constante de 340m/s. ¿qué tiempo tarda en escucharse el estampido de un cañón ubicado a 15 km?

3. Un motociclista viaja al oriente con una velocidad de 90 km/h durante 10 minutos, luego regresa al occidente con velocidad de 54 km/h durante 20 minutos y finalmente va hacia el oriente con velocidad de 108 km/h durante 15 minutos. Calcula para el viaje completo

a. La distancia total recorrida

b. La rapidez media

c. El desplazamiento

d. La velocidad media

NOTA: tenga en cuenta que si el auto va al oriente el desplazamiento es positivo, si va de oriente a occidente el desplazamiento es negativo. La distancia siempre es positiva

4. Ben Jonson empleó en recorrer los 100 metros 9,83 segundos. Usain Bolt empleó 9,68 segundos y Carl Lewis 9,93 segundos. ¿Quién fue más veloz? Calcula la velocidad de cada uno. Que distancia recorrerá cada uno durante 15 segundos si mantienen su velocidad

5. Un automóvil hace un recorrido entre dos ciudades que distan entre si 60 km. En los primeros 40 km desarrolla una velocidad de 80 km/h y en los restantes 20 km una velocidad de 50 km/h. ¿Qué tiempo tarda el viaje? ¿Cuál es la rapidez media y la velocidad media en el recorrido?

6. Si se produjera una explosión en el sol, cuya distancia de la tierra es de 150 millones de kilómetros, ¿Qué tiempo después de haberse producido el suceso, sería observado en la tierra?

7. Una partícula realiza un movimiento en el que es registrado su desplazamiento cada 5 segundos. La siguiente tabla muestra los valores obtenidos

X(m	3	9	13	21	19	25	25	28
.t(s)	0	5	10	15	20	25	30	35

a. Representa los valores de la tabla en una gráfica

b. Calcule la velocidad de entre 0 y 5 segundos

c. Calcule la velocidad entre 5 y 10 segundos

d. Calcule la velocidad entre 10 y 15 segundos

e. Calcule la velocidad entre 15 y 20 segundos

f. Calcule la velocidad entre 20 y 25 segundos

g. Calcule la velocidad entre 25 y 30 segundos

h. Calcule la velocidad entre 30 y 35 segundos

i. En que intervalo la velocidad es mayor

j. Existe una velocidad negativa?

k. Cuál es la velocidad promedio

l. Cuanta distancia recorrió en total.

m. Encuentre una ecuación para la gráfica. ¿Que significa la pendiente obtenida?

PROBLEMAS SOBRE DOS MÓVILES CON MOVIMIENTO UNIFORME

Resuelve estos problemas teniendo en cuenta el proceso aplicado en clase

1. Dos trenes parten de una misma estación, uno a 50km/h y el otro a 72km/h. a que distancia se encontrarán al cabo de 120 minutos si:

a. Marchan en el mismo sentido

b. Marchan en sentidos contrarios

2. Dos estaciones están separadas 480 km. De A sale un tren hacia B con velocidad de 50km/h y simultáneamente de B sale un tren hacia A con velocidad de 30 km/h. Calcule a qué distancia de A se cruzan y a que tiempo después de haber partido

3. Dos estaciones están separadas 430 km. De A sale un tren hacia B con velocidad de 40km/h y dos horas más tarde de B sale un tren hacia A con velocidad de 30 km/h. Calcule a qué distancia de A se cruzan y a que tiempo después de haber partido el segundo tren

4. Dos automóviles A y B se desplazan en una misma carretera como lo muestra el gráfico.

a. Describe el movimiento de cada automóvil

b. Encuentra la velocidad de cada uno

c. Encuentra el espacio recorrido por cada automóvil en 3 horas

d. Plantea un problema con esa información

e. Que automóvil partió primero

5. Plantea un problema en el que estén comprometidos tres automóviles y soluciónalo por cualquier método

EXPERIMENTEMOS CON EL MOVIMIENTO UNIFORME RECTILÍNEO

A continuación, vas a realizar una práctica en equipos como se ha venido trabajando. Se trata de medir directamente el desplazamiento de una burbuja de aire a través de un líquido. Para esto debes adecuar un aparato de estos y que consiste en una manguera blanca de un metro. Esta va colocada sobre una regla métrica que nos permite medir directamente la distancia que va recorriendo esta burbuja. Para formar la burbuja, se debe llenar la manguera de agua, aceite o cualquier otro líquido. Se taponan los dos extremos dejando un espacio vacío. Cuando se inclina la manguera, la burbuja comienza a viajar hacia arriba. Para el informe, debes realizar un trabajo en hojas tamaño carta, blancas y en computador que contengan los siguientes puntos:

1. Título: EL BURBUJOMETRO

2. Objetivosw: “determinar la velocidad de una burbuja de aire en …..(agua, aceite, etc. Depende de lo que uses); analizar como es el movimiento de la burbuja; averiguar para que inclinación la velocidad de la burbuja es mayor; verificar que líquido una burbuja viaja con mayor rapidez

3. Marco conceptual: consultar y ampliar los conceptos de: movimiento, velocidad, desplazamiento, medición, tiempo, velocidad, rapidez, burbuja, fluido, grado, y todos los términos que se asocien al movimiento uniforme rectilíneo

4. Procedimiento: debes relatar toda la historia empezando por describir como es el instrumento a utilizar, porque elementos está formado y para que se emplean. Luego, explicas todo lo que tuviste que hacer para obtener los datos. Entre más expliques mejor aprenderás a desarrollar tus competencias comunicativas

5. Diagrama de montaje. Debes realizar un dibujo que muestre todo lo que hiciste. Una imagen vale más que mil palabras.

6. Tabla de Datos. En el proceso que estás haciendo debes observar cómo se comporta el viaje de la burbuja. Las mediciones estarán registras en esta tabla.

X(cm)	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
t1(10°)
t2(20°)
t3(30°)
t4(40°)

7. Análisis de los datos: aquí debes dar una opinión sobre la manera como cambia el tiempo a medida que se varía el ángulo de inclinación. Esto te dará una idea de en que ángulo la velocidad es mayor dando una justificación

8. Gráficas. Debes realizar en papel milimetrado cuatro gráficas. Una por cada ángulo de inclinación. No olvides obtener escalas. Debes registrar x vs t señalando en el título de la gráfica el ángulo para el cual haz tomado estos datos

9. Análisis de gráficas. Esto corresponde a escribir como se comportan las variables, si son rectas o no, directa o indirecta la relación, obtener varias pendientes, promediarlas y obtener una ecuación para cada gráfica. ¿Qué significa la pendiente? Explícalo bien. Compara la ecuación de cada gráfica con la ecuación x=vt. En que se parece a la que obtuviste de la gráfica x=mt.

10. Conclusiones: estas debes escribir de acuerdo a los objetivos. Por cada objetivo debes escribir por lo menos una

11. Bibliografía: escribe los datos del autor y los libros de los cuales obtuviste el marco teórico

EVALUACIÓN: el trabajo se evaluará de acuerdo a la aparición de los puntos del informe. La redacción, la amplitud en los conceptos, las explicaciones, los análisis hechos a los datos y a las gráficas, las conclusiones.

EVALUACION DE LA UNIDAD

Señale la opción correcta explicando él porque

Una partícula se mueve siguiendo la trayectoria que se describe en el siguiente gráfico de x vs t. contesta las preguntas de acuerdo a esta gráfica

1. El desplazamiento total de la partícula fue:

A. 8m B. 2m C. -7m D. 32m

2. La distancia total recorrida por la partícula fue

A. 9m B. 34 m C. 2m D. 16m

3. La velocidad media de la partícula entre t=0 y t=2 segundos fue:

A. 4m/s B. 8m/s C. 10m/s D. 5m/s

4. La rapidez media de la partícula entre t=0 segundos y t=5 segundos

A. 2m/s B.10m/s C. 12m/s D. 14m/s

5. La velocidad de la partícula entre t=1s y t=2s fue:

A. 6m/s B. 8m/s C. 3m/s D.4m/s.

6. Un auto viaja en línea recta 200 km ;luego regresa 100km y gasta un tiempo de 5 horas en todo el recorrido, se movió a una velocidad media de :

a. 60 km/h b. 20 km/h c. 40km/h d. 30km/h.

7. La rapidez media del auto del problema anterior fue

A. 20km/h B. 60km/h C. 30km/h D. 40km/h

8. Un ciclista se mueve a rezón de 6m/s, en un cuarto de hora recorre una distancia de

A. 5400km B. 90 m C. 90 km D. 5400m

9. A un grupo de estudiantes se les pide que hagan el siguiente análisis: “puede un cuerpo tener velocidad cero y recorrer alguna distancia”. La mejor de las respuestas es:

A. No, porque si la velocidad es cero significa que no se movió

B. No, porque si la velocidad es cero entonces el desplazamiento es cero.

C. Si es posible porque el cuerpo pudo haber avanzado una distancia x y regresar al punto inicial con lo cual el desplazamiento es cero pero la distancia recorrida es 2x

D. Sí, porque se puede tener velocidad cero y desplazamiento cero

10. Dos automóviles parten de un mismo lugar. El primero con velocidad constante de 50km y el segundo con velocidad de 40km. Luego de 3 horas el segundo auto aumenta a 60km/h mientras que el primero mantiene su misma velocidad. Los dos autos estarán juntos luego de

A. 5 horas B. 7 horas C. 10 horas D. 6 horas

11. La distancia que han recorrido los dos automóviles es:

A. 300km B.200km C. 180 Km D. 250 km

12. Dos automóviles parten de una misma ciudad y con el mismo rumbo a las 6 AM. Uno con velocidad de 50 km/h y el otro con velocidad de 60km/h. Un tercer automóvil parte de la ciudad con el mismo rumbo de los dos primeros a las 9 AM con velocidad de 80km/h. El segundo auto sobrepasa a los dos autos respectivamente a las:

A. 2pm y 6pm B. 1pm y 6pm C. 3pm y 7pm D. 12M y 4pm

13. La distancia recorrida para alcanzar al primero es

A. 300km B. 400km C. 500km D.350km

14. La distancia recorrida para alcanzar al segundo automóvil fue:

A. 720 km B. 800 km C. 640 km D. 740km

15. Un automóvil tuvo en un recorrido las siguientes velocidades: 45km/, 60km/h, 78km/h, 82km/h, 90km/h, 65km/h. La velocidad promedio es:

A. 75km/h B. 80km/h C. 92km/h D.70km/h

PRÁCTICA: MOVIMIENTO UNIFORME ACELERADO

OBJETIVO: determinar la aceleración de una partícula que se desplaza con movimiento uniforme acelerado

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

@ Analizar como varía la aceleración de un móvil cuando se aumenta la fuerza que lo desplaza

@ Determinar los cambios de velocidad del móvil en intervalos de tiempo cortos

@ Representar gráficamente el desplazamiento, la velocidad y la aceleración del móvil y analizar las distintas representaciones cartesianas

MARCO TEORICO: consulte los términos: aceleración, velocidad, movimiento uniforme acelerado, las ecuaciones para la aceleración, la velocidad y el desplazamiento, plano cartesiano

PROCEDIMIENTO: sobre una mesa plana, mida una longitud de un metro y señálela mediante segmentos de 10 cm, tome un carrito de juguete y átele una cuerda de 1 metro de larga. Del extremo libre de la cuerda ate una masa de 300 gramos como mínimo. Desde el punto cero deje rodar el carro dejando la masa que cuelgue libremente. Tome el tiempo para los primeros 10 cm. Repita luego el procedimiento para 20 cm, 30cm,…..100cm. Sujete al carro una masa de 500 gramos y repita el procedimiento anterior. ¿Qué sucede con el tiempo en cada intervalo? ¿Qué diferencia observa? REDACTE LA HISTORIA DE LA PRACTICA. CUENTEN TODO LO QUE HICIERON, OBSERVARON, APRENDIERON

TABLA DE DATOS: llene la siguiente tabla de datos para 300 grs

X(cm)	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
T(s)

Llene una tabla similar para 500grs

X(cm)	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
T(s)

GRAFICAS

Represente en el plano cartesiano (papel milimetrado) las siguientes:

a. X vs t. titule bien la hoja, saque las escalas correspondientes. Analice la gráfica. ¿Qué representa?. Si la gráfica es una curva, ¿de qué forma es? ¿Qué se puede hacer para linealizarla?

b. Represente x vs t². ¿Que tipo de gráfica le dio? Si es una recta, obtenga la pendiente y su ecuación. Recuerde sacar más de una pendiente y promediarlas. compare la ecuación x=mt² con la ecuación X= . ¿Qué representa la pendiente m comparada con

c. Calcule la velocidad segundo a segundo y represéntela gráficamente. ¿Que tipo de gráfica es?. Si es línea recta, obtenga ecuación y pendiente. ¿Qué representa la pendiente?

ANALISIS DE ERRORES

Exprese los posibles errores que cometieron en todo el proceso de medición y desarrollo de las gráficas. Que se debe hacer para prevenir estos errores en futuras experiencias

CONCLUSIONES

De acuerdo a cada objetivo trazado redacte una conclusión señalando si se cumplió o no y el porqué. No olvide mencionar los valores obtenidos en la experiencia