Física ejercicio para estudiantes, Apuntes de Física

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BLOQUE

Identificas diferencias entre

BLOQUE

II

Identificas diferencias entre distintos tipos de movimiento

movimiento

97 Bloque II

Objetos de aprendizaje que se

20 HORAS

abordan

1. Movimiento en una dimensión
   • Movimiento rectilíneo uniforme
   • Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado
   • Caída libre
   • Tiro libre
2. Movimiento en dos dimensiones
   • Movimiento circular

Evaluación del

aprendizaje

Durante este bloque realizarás los siguien- tes productos de aprendizaje que pondrán de manifiesto el desarrollo de tus compe- tencias:

• Actividad 1. Nociones de movimiento. Actividad 2. El movimiento rectilíneo uniforme (MRU).
• Actividad 3. El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA).
• Actividad 4. Caída libre y tiro vertical. Actividad 5. Movimiento en dos dimen- siones.
• Actividad 6. Movimiento circular.

Competencias disciplinares

que se desarrollan

• Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipóte- sis necesarias para responderlas.
• Obtiene, registra y sistematiza la infor- mación para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.
• Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.
• Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos na- turales a partir de evidencias científicas.
• Explicita las nociones científicas que sus- tentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.
• Explicita el funcionamiento de máquinas de uso común a partir de nociones cien- tíficas.
• Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los ras- gos observables a simple vista o median- te instrumentos o modelos científicos.
• Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impac- to ambiental.

movimiento

99 ¿Con qué conocimientos cuento?

Evaluación diagnóstica.

Responde a los siguientes cuestionamientos con base en lo aprendido en el curso de Física en secundaria y tu experiencia de vida.

1. Menciona para ti qué es el movimiento.
2. Menciona los tipos de movimiento que conoces.
3. ¿Qué diferencias encuentras entre distancia y desplazamiento?
4. ¿Cuál es el significado de trayectoria?
5. ¿Qué diferencias encuentras entre rapidez y velocidad?
6. ¿Qué entiendes por aceleración?
7. Menciona tres fenómenos que ocurren a tu alrededor donde exista movimiento rectilíneo.
8. ¿Por qué los objetos caen al piso?

B loque

movimiento

100

9. Menciona tres fenómenos que ocurren a tu alrededor donde exista movimiento parabólico.
10. Menciona tres fenómenos que ocurren a tu alrededor donde esté presente un movimiento circular. Al concluir, verifica tus respuestas en el anexo. Si de la actividad anterior respondiste correctamente de ocho a diez preguntas considera tu resultado como Bueno, de cinco a siete como Regular y si tus respuestas correctas fueron menos de cinco considera tu desempeño como No suficiente, lo que exige que refuerces tus conocimientos previos. ¿Cómo consideras el nivel de tus conocimientos previos en función de las respuestas correctas que tuviste? Bueno Regular No suficiente Para verificar los logros obtenidos en esta actividad y realizar tu autoevaluación consulta la sección Retroalimentación al final del libro. Guarda el desarrollo y solución de esta actividad en tu portafolio de evidencias. Ahora que ya conoces tus fortalezas y oportunidades, refuerza tus conocimientos consultando los siguientes conceptos en el bloque II: movimiento, distancia, des- plazamiento, trayectoria, rapidez, velocidad, aceleración, gravedad, tiro para- bólico, movimiento circular.

B loque

movimiento

102 La mecánica es la rama de la Física que se encarga del estudio de los cuerpos en movimiento; se divide en cinemática y dinámica, como ya vimos en el bloque ante- rior. La cinemática es la parte de la mecánica que estudia los diferentes tipos de movi- miento de los objetos sin atender las causas que lo produjeron (Pérez, 2013). En el siguiente dibujo, puedes observar, con respecto a la casa, se mueve el niño y el perro, mientras que los árboles y las montañas están en reposo; el niño está a la izquierda de la casa. Con este ejemplo podemos concluir que el movimiento de un cuerpo dependerá de su punto de referencia. Así, cuando Nicolás Copérnico (1473-1543) construyó su modelo heliocéntrico para explicar el movimiento de los planetas, el Sol y la Tierra, señaló que: “el Sol está en reposo y, los planetas incluyendo a la Tierra, girarán alrededor de éste”, tenía como punto de referencia al sol y por lo tanto la Tierra y los planetas giraban alrededor de él. Pero si su punto de referencia hubiera sido la Tierra, hubiera notado que el Sol gira alrededor de ella. Ambos enunciados son válidos, dependen de dónde se sitúe el observador (Flores et al., 2004). Casi siempre nuestros estudios del movimiento se hacen considerando a la Tierra como punto de referencia (un observador inmóvil en la superficie de la Tierra). Siem- pre que utilicemos otro punto de referencia hay que indicarlo expresamente. “Además, dado que el Sol permanece parado, lo que aparece como movimiento

movimiento

103 del Sol es debido realmente más bien al movimiento de la Tierra”.

- Nicolás Copérnico

104 Bloqu e II

Identificas diferencias entre distintos

tipos de movimiento

Distancia: longitud de la trayectoria que describe un cuerpo. Desplazamiento: cambio de posición que experimenta un cuerpo desde una posi- ción inicial hasta una posición final. Estos conceptos los podemos observar de manera más clara en los siguientes dibujos: Como podrás darte cuenta, en los dos ejemplos se recorre una distancia mayor al desplazamiento que hace cada objeto, por lo tanto, no es lo mismo distancia que desplazamiento. El desplazamiento lo podemos representar con la siguiente fórmula: Desplazamiento (Δ x ) = posición final del objeto (xf ) – posición inicial del objeto (xi), esto es Δx = xf – xi Recuerda que en Física, la letra griega delta (Δ) significa siempre un cambio. Si el signo de Δ x es positivo, indica que el objeto se está desplazando en la dirección positiva de x , y si es negativo, es porque el objeto va en la dirección negativa de x. Solución^30 m^80 m  x = xf – xi  x = 80 m – 30 m  x = 50 m hacia el este. (^0) A xi B xf Oeste^ Este Dirección negativa Dirección positiva Determina el desplazamiento del objeto que se mueve desde el punto A hasta el punto B. Ejemplo 1

movimiento

B xf -70 m

105 Como  x es negativa, indica que va hacia el oeste. Solución 10 m^60 m  x = xf – xi  x = 10 m – 60 m  x = -50 m B xf A xi 0 Oeste Este Determina el desplazamiento del objeto que se mueve desde el punto A hasta el punto B. Ejemplo 2 Como  x es negativa, indica que va hacia el oeste. Solución -70^ m 40 m  x = xf – xi  x = -70 m – 40 m  x = -110 m f A xi B x^0 Oeste Este Determina el desplazamiento del objeto que se mueve desde el punto A hasta el punto B. Ejemplo 3  x = xf – xi  x = 50 m – (-90 m)  x = 140 m hacia el este. Solución -90 m^50 m A xi^0 B^ xf Oeste Este Determina el desplazamiento del objeto que se mueve desde el punto A hasta el punto B. Ejemplo 4

Identificas diferencias entre distintos tipos de

movimiento

107 a la escuela. Demuestra los conceptos de distancia, punto de referencia, trayectoria que sigues y desplaza- miento.

movimiento

107

4. Escribe las diferencias que encuentras entre:

Distancia Desplazamiento

5. Resuelve los siguientes ejercicios: a) Determina el desplazamiento del objeto que se mueve desde el punto A hasta B. Oeste 0 A xi 10 m B xf 90 m Este b) Una persona está 30 m al oeste y camina 70 m al este. ¿Qué distancia recorrió? ¿Dónde quedó ubicado? Representa los puntos en la gráfica. Oeste (^) Este 0 c) Una persona está 20 m al oeste y camina 60 m al este. ¿Qué distancia recorrió? ¿Dónde quedó ubicado? Representa los puntos en la gráfica. Oeste (^) Este 0 Para verificar los logros obtenidos en esta actividad y realizar tu autoevaluación consulta la sección Retroalimentación al final del libro. Guarda el desarrollo y solución de esta actividad en tu portafolio de evidencias.

d

movimiento

109 Aprende más Movimiento en una dimensión

Movimiento rectilíneo uniforme

A menudo, utilizamos indistintamente las palabras rapidez y velocidad. Pero en el estudio de la Física, cada una tiene un concepto en particular. Su fórmula es: Rapidez = distanci a tiempo , esto es, r = d t , y sus unidades son m/s o km/h Por ejemplo: 15 km/h, 8 m/s. Su fórmula es: Velocidad = desplazamien to tiempo , esto es, v= d t , y sus unidades son m/s o km/h. Por ejemplo: 125 km/h hacia México, 10 m/s al Sur. Esta fórmula la podemos poner en un triángulo para calcular cualquiera de las 3 variables presentes, “tapando” la variable que queramos conocer. Por ejemplo, si queremos velocidad (v), se tapa la v y queda v = t . Si queremos conocer la distancia (d), se tapa la d y queda d = (v)(t). d Si queremos tiempo (t), se tapa la t y queda t =. d vt d vt d d^ vt vt Velocidad: desplazamiento que experimenta un cuerpo por unidad de tiempo; es una magnitud vectorial que tiene dirección y sentido (Gutiérrez, 2010). Rapidez: distancia recorrida por un objeto en cierto tiempo. Es una cantidad escalar, porque se define con una magnitud y una unidad de medida.

B loque

movimiento

110 v

B loque

movimiento

112 Resultado: Tomará 1 hora y media al auto llegar al pueblo viajando a una velocidad de 120 km/h. Aplica lo aprendido

Actividad 2

1. Qué diferencias encuentras entre: Rapidez Velocidad
2. En equipos de cinco personas, realicen mediciones en donde registren el tiempo que tarda cada uno en recorrer caminando una distancia de 50 m, previamente medida y marcada, y calculen la velocidad a la que caminó cada uno. Es conve- niente que lo hagan de uno en uno. Registren sus resultados en su cuaderno a partir de la siguiente tabla y compartan en plenaria. Distancia Tiempo Velocidad v = d / t h Sustitución 180 km t == 1.5 h 120 km Fórmula y despejes 𝑑 v = 𝑡 𝑑 t = 𝑣 Datos v = 120 km/h d = 180 km t = ¿? Un auto viaja en una carretera a una velocidad constante de 120 km/h. ¿Cuánto tiempo le tomará llegar al poblado más cercano, que está a 180 km a esa misma velocidad? Ejemplo 7

movimiento

113

3. Completa la siguiente tabla con la información vista en este bloque:

Movimiento rectilíneo uniforme

Definición Fórmulas utilizadas Unidades de medida Significado de las variables Cuatro ejemplos en los que aparece

4. Resuelve los siguientes ejercicios en tu cuaderno. a) ¿A qué velocidad promedio iba un auto que recorrió 250 km en 3h? Datos Fórmula y despejes Sustitución Resultado. b) Calcula el tiempo en minutos de un nadador que batió el récord mundial de los 400 m libres a una velocidad de 20 km/h. Datos Fórmula y despejes Sustitución Resultado. c) ¿A qué velocidad en km/h corrió Usain Bolt en el Campeonato Mundial de Berlín en 2009 para batir el récord mundial de los 100 m planos en 9.58 s? Datos Fórmula y despejes Sustitución Resultado: