GUIA Nº 3_FISICA_LJVL_1º MEDIO

LICEO “JOSÉ VICTORINO LASTARRIA”
MIGUEL CLARO 32
PROVIDENCIA
Página web: cdslastarria.cl
DEPARTAMENTO DE FISICA
GUÍA DE APRENDIZAJE NUMERO 3
(Las preguntas formuladas en esta guía y sus correspondientes respuestas deben transcribirse a una hoja en formato
Word, colocando además en ésta, su nombre completo y curso. En ASUNTO del mail debe colocar su: APELLIDO
PATERNO, APELLIDO MATERNO Y CURSO Ejemplo: LOPEZ MENDOZA 1A)
Nivel: PRIM ERO MEDIO
Sector: FISICA
Mail del profesor(a) encargado nivel:
primerofisicajvl@gmail.com
Profesor(a):Gregorio Gutiérrez
Plazo de envío a profesor(a) encargado (a)
por parte del alumno: Desde el momento que
aparece en la pagina cds. tienes 15 días
para enviar la guía.
Fecha de envío a UTP:11/10/2011
Unidad Temática: movimiento
Contenido(s): Conceptos: Cantidad escalar, cantidad Vectorial.
Trayectoria, desplazamiento, rapidez, velocidad, aceleración.
Aprendizaje(s) Esperado(s): Distinguir cantidades Escalares Y Vectoriales.
Resolver ejemplos aplicando conceptos básicos de Cinemática.
Instrucciones: A través de la información del libro Física conceptual, los ejemplos citados,
responde las preguntas. Recuerda que este mismo archivo (Word) debes trabajarlo en la parte de
Desarrollo. Luego debes enviarlo al correo primeroprimerofisicajvl@gmail.com, asunto: cursoguía nº - nombre (ej: 1ºH – Nº 1 - Pérez contreras Juanito). Puedes trabajar individualmente o con
un compañero de tu curso, importante en el correo especificar quienes están trabajando. Fecha de
entrega 15 días después de que aparezca la guía en la pagina cds.
Antes de comenzar a responder las preguntas debes conocer ciertas definiciones que serán
importantes para el desarrollo de la guía, estos se encuentran en el capítulo 2, del texto guía,
utilizado en nuestro colegio, “Física conceptual del autor Paull G. Hewitt” por lo tanto debes leer
obligatoriamente el capitulo, escribir y responder las primeras 25 preguntas de repaso al final de la
guía en la parte Desarrollo.
CONCEPTOS BÁSICOS DE CINEMÁTICA
Magnitudes
Se pueden clasificar
Vectoriales
Fundamentales
Escalares
Desplazamiento
Tiempo
Trayectoria
Velocidad
Masa
Segundos
Longitud
Kilogramos
Se miden
Metros
Rapidez
1
La Cinemática es el estudio de los movimientos de los cuerpos y está basada en tres magnitudes que se
llaman magnitudes fundamentales.
MAGNITUDES FUNDAMENTALES
Son aquellas en que se basan todas las magnitudes físicas y ellas son:
a) Masa: Cantidad de materia que posee un cuerpo, es decir la suma total de átomos que el cuerpo posee
(suma de protones y neutrones.)
b) Longitud. Es la distancia entre dos puntos.
c) Tiempo: Duración limitada de las cosas.
MAGNITUDES FUNDAMENTALES Y SUS EQUIVALENCIAS
MASA
1 ton = 1000 kg
1 kg. = 1000 g
1g = 1000 mg
TIEMPO
1 h = 3600 s
1 h = 60 min
1 min. = 60 s
LONGUITUD
1 km. = 1000 m
1 m = 100 cm.
1 m = 1000 mm
CONSEJO: Para transformar de una unidad mayor a una unidad menor siempre se
multiplica.
Para transformar de una unidad menor a una mayor siempre se divide.
SISTEMA INTERNACIONAL DE MEDIDA (S: I)
El sistema internacional de medidas utilizado actualmente en el mundo científico es M: K: S (metro,
kilogramo, segundo)
En el análisis del texto hablaremos de dos tipos de cantidades: cantidades escalares y cantidades
vectoriales.
a) Cantidad escalar: Es aquella que sólo posee módulo (valor). Por ejemplo: tiempo, trayectoria,
rapidez, etc.
b) Cantidad vectorial: Es aquella que posee módulo, dirección y sentido. Por ejemplo: desplazamiento,
velocidad, aceleración, fuerza, etc.
Se designan con una letra o un número con una flecha en la parte superior A, 5, y se representan
con una flecha
2
ESTUDIO DEL MOVIMIENTO
Un avión sale de Santiago y recorre 300 kilómetros en dirección Norte, luego recorre 400 kilómetros al Este,
llegando a su destino, demorando una hora en todo el viaje.
Dibuje el movimiento del avión en el siguiente plano de coordenadas.
N
Figura N° 1
O
E
S
El camino o recorrido realizado por el avión se denomina TRAYECTORIA, que corresponde a la
distancia total recorrida por el cuerpo.
Ahora trace el camino más corto que recorrería el avión desde que parte hasta que llega a su destino, esta
línea corresponde a una línea recta.
N
Figura N°2
O
E
S
La línea recta que une la posición inicial con la final se denomina DESPLAZAMIENTO.
Si quisiéramos averiguar cuán lento o cuán rápido se movió el avión, tenemos que analizar la distancia
recorrida( trayectoria) y el tiempo empleado en recorrerla.
Según la fig.nº1 la trayectoria es igual a 700 km.y el tiempo 1 h ;
Dividiendo la trayectoria por el tiempo nos queda:
700 km / 1 h = 700 km/ h, que corresponde a la rapidez
del movimiento del avión.
La división o el cociente entre la distancia recorrida (trayectoria) y el tiempo que empleo en recorrerla se
denomina RAPIDEZ.
Y su ecuación es
v = d/ t
Donde:
v = rapidez
d = distancia recorrida
t = tiemplo empleado
Si el avión hubiese elegido el camino más corto para llegar a su destino( es decir seguir la línea recta),la
distancia recorrida sería , ayudándolos por el Teorema de Pitágoras y analizando la fig. nº 2 igual a:
D2 = y2 + x2
D = √ y2 + x2
D =√ (300 km)2 + ( 400 km)2
D = 500 km
Haciendo la división entre el desplazamiento y el tiempo recorrido, tenemos;
500 Km/1h = 500 Km/h
Que corresponde a la velocidad del movimiento del avión.
3
La división entre el desplazamiento y el tiempo empleado en recorrerlo se denomina VELOCIDAD.
Su ecuación es V = D/t
Donde: V = velocidad
D = Desplazamiento
t = Tiempo empleado
Unidades de Medida de V y v
Km/h, m/s, cm/s, Km/min., Km/s
La unidad de medida de la V y v en el sistema internacional es m/s
Actividad: Exprese la rapidez y velocidad del ejemplo anterior en m/s
Rapidez: 700 Km/h por 1000/3600 = 700000/3600 = 194,4 m/s
Velocidad: 500 Km/h por 1000/3600 = 500000/3600 = 138,89 m/s
O bien
Rapidez: 700 Km/h dividido 3,6 = 194,4 m/s
Velocidad: 500 Km/h dividido 3,6 = 138,89 m/s
Consejo
Para transformar de Km/h a m/s siempre se divide en 3,6
Para transformar de m/s a Km/h Siempre se multiplica por 3,6
¿Qué sucede si un cuerpo aumenta o disminuye su velocidad o rapidez?
Por ejemplo un automóvil llega a un cruce a 72 Km/h y lo cruza en 2 segundos, llegando a una velocidad
final de 90 Km/h.
Calculemos la variación de velocidad en los 2 segundos;
Vi = 72 Km/h / 3,6 = 20 m/s
Vf = 90 Km/h / 3,6 = 25 m/s
t = 2 segundos
Consejo:
La variación que experimenta un cuerpo siempre en la resta de lo final menos lo inicial.
Resolviendo ∆V = Vf – Vi
∆V = 25 m/s – 20 m/s
∆V = 5 m/s que corresponde a la variación de velocidad.
Ahora si dividimos la variación de velocidad en los 2 segundos nos queda:
∆V/t = 5m/s / 2 s = 2,5 m/s2, que corresponde a la aceleración del automóvil.
La variación de velocidad o de rapidez en un tiempo determinado corresponde a la aceleración.
Su ecuación es:
a = ∆V/∆t
a = Vf -Vi/t
Donde a = aceleración
∆V = Variación de velocidad
t = tiempo empleado
Vf = Velocidad final
Vi = Velocidad inicial
4
Unidades de Aceleración
Km/h², m/s², cm/s²
La unidad de medida en el sistema internacional (S.I) es. m/s².
CONSEJO: Cuando la aceleración de un cuerpo es negativa, se llama también desaceleración.
La aceleración es una magnitud escalar cuando está definida en términos de la rapidez. Y es una magnitud
vectorial cuando está definida en términos de la velocidad.
DESARROLLO
1.- Un satélite artificial recorre 9 km/s. Exprese seta rapidez en m/s y Km/h.
R: 9000 m/s y 32400 km/h
2.- Una hormiga recorre 0,2 cm/s. Exprese este valor en km/año.
R: 63,072 km/año
3.- Un avión viaja a 300 (m/s) y otro lo hace a 924 (Km. /h) ¿Cuál es más veloz?
R: El primer avión (300 m/s)
4.- Un automóvil mantiene una rapidez constante de 100 (Km. /h) ¿Qué distancia recorrerá en 2 (h) 45 min?
R:275 Km/h
5.- Entre Santiago y la Serena, distantes 475 Km. Se traslada un automóvil con la velocidad media de
90 Km. /h ¿Cuánto demoró entre las dos ciudades? R: 5 h y 17 min
5
6.- Desde un punto situado en un camino recto parten a un mismo tiempo dos automóviles; el primero a 108
Km. /h y el otro a 25 (m/s) ¿A qué distancia se encuentran uno del otro después de 4 hrs. 24 min?
a) si Parten en sentido contrario
R: 871 km
b) si parten en el mismo sentido
R: 79 km
7.-La velocidad de un vehículo aumenta uniformemente desde 15 (Km. /h) hasta
60 (Km. /h) en 20 (s). Calcular:
a) La aceleración media en Km. /h2 y m/s2
R: 8100 km/h2 y 0,625 m/s2
8.- Un móvil con una velocidad de 40 (m/s), la disminuye a razón de 5 (m/s2). Calcular:
La velocidad al cabo de 6 (s)
R: 10 m/s
9.- Un móvil parte del reposo y después de 1 min y 40 seg alcanzó la rapidez de 600 (m/s) ¿Con qué
aceleración se movió?
R: 6 m/s2
10.- Un cuerpo lleva la rapidez de 50 (cm. /s); si adquiere durante 3 min. 20 s una aceleración de 15 (cm. /s2)
¿Qué rapidez alcanzó?
R: 3050 m/s
11.- La distancia del sol a la tierra es 150 millones de Kilómetros ¿Cuánto demora la luz solar en llegar a la
tierra? VLuz = 300000 (Km /s).
R: 8,33 min
6
12- ¿A qué distancia de la tierra se encuentra la órbita de un satélite artificial si éste demora 4 hrs.y 40 min.
En llegar a ella, al ser lanzado con rapidez de 40 Km /s?
R: 672000 km
13.- Un automóvil viaja a razón de 25 km/h durante 4 minutos, después a 50 km7h durante 8 minutos y
finalmente a 20 km7h durante 2 minutos. Encuentre: La distancia total recorrida.
R: 9 km
Ejercicio de Desafío
14.- De dos estaciones A y B situadas a 720 Km., parten dos trenes a encontrarse. El que parte A lo hace con
una velocidad media de 64 (Km. /h) y el B a 80 (Km. /h)
a) ¿Después de cuántas horas de haber partido se cruzan y a qué distancia de las estaciones de origen?
b) ¿A las Cuántas horas llegan a las estaciones a donde se dirigen?
R: a) 5 horas, 320 km y 400 km
b) 11,25 hrs y 9 hrs.
7
DESARROLLO (Preguntas del Repaso)
1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.15.16.17.18.19.20.2122.23.24.25.-
S
UERTE
8