BLOQUE 1
Relaciona el conocimiento científico y las magnitudes físicas como, herramientasbásicas para entenderlosfenómenos naturales.
BLOQUE 2
IDENTIFICA LAS DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS
Bloque 3
Comprende la utilidad practica de las leyes de movimiento de la asase newton
Bloque 4
Relaciona el trabajo con la energía
Física: es la ciencia que estudia la energía y sus transformaciones.
Su objetivo primordial es de descubrir y estudiar las leyes de la naturaleza para emplearlas en el beneficio de la humanidad.
A continuación descubriremos la aportación de algunos científicos a la ciencia de la física.
| AÑO | CIENTIFICO | TEORIA |
| 600 a.c | Tales de milito | Componentes fundamentales de la materia |
| 500 a.c | Pitágoras | La forma esférica de la tierra y el estudio de las cuerdas vibrantes |
| 400 a.c | Demócrito | Concepto de básico y átomos |
| 400 a.c | Platón | Fuego.air, tierra como elemento k forma el universo. |
| 300 a.c | Aristóteles | El movimientos de los cuerpos |
| 200 a.c | Arquímedes | La frotación de los cuerpos y la palanca |
| 100 a.c | Lucrecio | Los átomos en movimiento |
| 100 d.c | Tolomeo | La tierra como centro del universo |
| 1200 d.c | Bakon | Ciencia experimental, importancia de la matemáticas y causa del error |
| 1400 d.c | Copérnico | Modelo del universo como el sol y como el centro |
| 1600 d.c | Galileo | El péndulo ,experimentos y los movimientos uniforme y uniformemente acelerado |
| 1600 d.c | Neper | Teoría ondulatoria de la luz |
| 1600 d.c | Huy gens | Leyes de los movimientos en los planetas |
| 1700 d.c | Joule | Ley de la conservación de la materia Young. |
| 1700 d.c | Thompson | Modelo atómico |
| 1900 d.c | Plank | La cotización de la energía |
| 1900 d.c | Rutherford | Núcleo atómico |
| 1900 d.c | Bohr | Cotización de la energía de los átomos |
| | | |
METODOS CIENTIFICOS
Fue introducido por galileo y se utiliza para las investigaciones, el cual constas de ciertos pasos o procedimientos que permiten la posibilidad de explicar un principio o un suceso que es presente consta de cuatro pasos fundamentales y son:
· Observación: Consiste en establecer los limites de un problema basadas en la experiencia es decir en conocimientos aritméticos de modo tal que los factores pocos importantes no se han considerados.
· Hipótesis : Se postula una teoría que explique el problema apoyada en la investigación bibliográfica en los libros y revistas especializadas para aprovechar si existe algo escrito acerca del fenómeno que se esta estudiando .
· Experimentación: En este paso se controlan los pocos factores considerados importantes pero de una manera , cuantitativa de tal modo que se puedan variar en cantidad de un modo controlado , por lo general la experimentación se realiza mediante el empleo de un modelo que representa el fenómeno.
· Comprobación: Se trata de determinar si los resultados del experimento encajan dentro de una ley física conocida , pero si esto no sucede será necesario establecer una teoría . Una teoría que explique los resultados, por lo general esta teoría . Da lugar a nuevos experimentos que se puedan llegar a comprobar.
CUALES SON LAS UNIDADES FUNDAMENTALES DE MEDICION
MEDICION
Para adquirir conocimientos precisos de los fenómenos físicos en necesario realizar mediciones.
De tal manera que si deseamos conocer como depende la longitud de un resorte de la fuerza que le aplicamos hay que medir las deformaciones producidas por diferentes fuerzas . La longitud y la fuerza son conceptos físicos que podemos anunciar pero existen también otros como por ejemplo la velocidad, la masa , la segregación la energía , la tecnología etc.
Medir una cantidad física es comprobar con una de la misma clase tomada como unidad.
Existe una diversa cantidad de aparatos físicos que permiten realizar experimentos. Algunos son sencillos y que sirven para realizar mediciones sencillas como son la regla , la probeta , la plomada etc. .
Otros son mas complicados como lo es el varniet que sirve para medir longitudes como mucha exactitud, el micrometo para medir expresores y el termómetro para medir temperaturas, también existen otros mas complicados como son el cronometro el voltímetro , amperímetro y muchos mas .
Unidades fundamentales patrones y medidas.
Por lo general un concepto se define con base en otros conceptos, por ejemplo se define el concepto de velocidad media como la razón de la distancia recorrida y el tiempo empleado en recorrer. Pero como te puedes imaginar resulta muy difícil expresar el significado de conceptos como la distancia y el tiempo ya que no podemos emplearlas.
Para resolver dicha situación consideremos 3 conceptos fundamentales que tienen un procedimiento para medirlos y que son longitud masas y tiempo.
UNIDADES DE LONGITUD
Existe un sistema internacional (SI) de unidades en el cual se toma como unidad de longitud , que inicialmente estaba definidos como la distancia entre dos mareas hechas sobre una barra de platino e ilirio cuando se encuentra a una temperatura de oré. Cent. Conocida como metro patrón.
Copias precisas de estas barreras están distribuidas en los distintos laboratorios y oficinas de pesas y medidas de diferentes países .el uso del metro como unidad de longitud es cada vez mas empleada en la ciencia y la ingeniería de diferentes países.
En el trabajo científico también se emplea el sentimiento es decir la centésima parte del maestro en Estados Unidos y otros países de habla inglesa se toma como unidad de longitud la yarda que equivale a 3 pies, cada pie equivale a 12 pulgadas.
Una milla es igual a 1700 yardas.
UNIDAD DE MASA.
UNIDAD DE MASA
Masa es la cantidad de materia que tiene que tiene un cuerpo , su unidad es el kilogramo y es la masa de sierta pieza de platino que s etoma como unidad patrón. La balanza de precisión que consiste en 2 brazos iguales de los que cuelgan platillos , es el instrumento empleados para medir masas.
La masa frecuentemente se confunde con otro concepto que es el peso de un cuerpo , el cual involucra al movimiento , pero como veremos posteriormente existen profundas diferencias ya que mientras la masa es la misma en cualquier parte del universo el peso depende del lugar donde este situada la masa. El grado es también una unidad de masa empleada frecuentemente en los trabajos científicos y se define como la milésima parte del kilogramo platino.
UNIDADES DE TIEMPO
El tiempo que tarda en dar una vuelta alrededor de su eje la tierra le llamamos día y el recorrer toda su orbita le llamamos año estos fenómenos se repiten frecuentemente y dieron la pauta para medir el tiempo. La unidad de tiempo que utilizaremos en física la llamamos en segundo.
1 m= 100 cm 1m= 3.28 pies
1 m= 100 m 1m= 1.093
1 cm= 10 mm 1 pie= 12 pulgadas
1 km = 100 m 1 pie = 3º.45 cm
1 pulgada= 2.54 cm 1 litro= 1 dm
1 milla= 1.609 km 1 galón = 3.785 litros
1 libra = 454 gr. 1 NW = 1x 10 dinas
1 kg = 2.2 libras 1 kg = 9.8 NW
1 cm3 = 1 ml 1 ton= 1000 kg
1 litro = 1000 cm3 1 milla= 1760 yardas
EJEMPLOS
6 KM ________ M
(6 km) (100 m) = 600 km, m = R: 6OOO m
______ ________
1 km 1 km
EJECICIOS:
5 PIES ______ m
365 m/ seg _____ km/ hr
80 km/ hr _____ m/ seg
300 m/seg ____m/seg
79.2 km/ hr _____ m/ seg
18.5 m/ seg _____ km/ hr
20.03 m/ seg _____ km/ hr
77 .4 km/hr _____m/ seg
4 m/ seg____ km / hr
40 km/ hr_____ m/ seg
35 m/ seg _____km/ min.
FUENTES DE ERROR Y TIPO DE ERROR
Entreel valorverdadero o exacto de una magnitud y el valor obtenido al medirla siempre existirá una diferencia a esta la llamaremos error de medición por tanto debemos aceptar que existen mediciones equivocadas sin embargo debemos de reducir al ritmo el error empleado técnicas adecuadas y usar aparatos cuya precisión nos permita obtener resultados satisfactorios. Una forma de reducir la magnitud del error es repetir el mayor numero de veces la medición ya que el promedio resulta mas confiable los errores de dividen en dos clases:
1) ERRORES SISTEMATICOS : Estos errores influyen en forma constante en todas las mediciones que se realicen y se deben a :
A) Defecto del instrumento de medición.
B) Error de paralaje: cometido por una incorrecta postura del observador que le impide hacer una adecuada lectura de la medición.
C) Mala calibración del aparato o instrumento usado.
D) Error de escala: debido a rango de posición del instrumento empleado lo que provoca una incertidumbre en la medición.
2) ERRORES CIRCUSTANCIALES: Estos errores no se repiten regularmente de una medición a otra y se debe a los medios provocados por el medio ambiente como son la presión, humedad y temperatura. Los errores circunstanciales son difíciles de apreciar debido a que son muy pequeños y se producen la forma irregular de una medición a otra.
TIPOS DE ERROR
Como el objeto de cuantificar el error que se comete al medir una magnitud, se considera los siguientes tipos de errores.
A) Error absoluto: es la diferencia dentro la medición y el valor promedio.
B) Error relativo: es el cociente entre el error absoluto sin importar el de error.
C) Error porcentual: Es el error relativo multiplicado x 100 con lo cual queda expresado en forma porcentual.
ESTADISTICA ELEMENTAL EN EL ANALISIS DE MEDICIONES
Como señales antecedentes anteriormente no es posible efectuar una medición libre de error por ello cuando se requiere llegar a resultados confiables, setiene que recurrir a algunos métodos que permita reducir al mínimo al grado de incertidumbre y se pueda obtener un valor cuya presión es de acuerdo con nuestros necesidades.
Es recomendable repetir la misma medición el mayor numero de veces posibles buscando condiciones confiables y tomar encuentra que los errores sistemáticos puede reducirse o eliminarse ya que se conocen las causas que lo originan mientras que los circunstanciales serán los únicos que sigan existiendo, con el objeto de hacer el análisis.
Y la interpretación de los datos numéricos obtenidos al efectuar diferentes mediciones de alguna magnitud, evento o fenómeno.
Conceptos básicos de la estadística para efectuar el análisis de mediciones. Algunos de estos conceptos que utiliza la estadística son los siguientes:
a) UNIVERSO O POBLACION: Es el conjunto de datos o resultados obtenidos en algún conteo.
b) MUESTRA: Cuando la población es muy grande resulta practico , trabajar solo con una parte seleccionada datos que recibe el nombre de muestra.
c) FRECUENCIA: Es el numero de veces que se repite el dato.
d) RANGO: Es la diferencia entre el valor máximo y el valor mínimo de los datos.
e) MEDIDA ARITMETICA: Es el valor promedio de todos los datos o valores obtenidos.
Y la medida se al el numero
MATEMATICAMENTE SE CALCULA:
X= X1+X2+X3………………+ Xn
X= medida aritmética
X 1+x2+X3+Xn son los datos obtenidos de alguna población y n número de datos obtenidos.
a) Es el dato que se repite con mayo frecuencia.
b) Medida se determinan ordenados los datos de acuerdo con su magnitud de mayor a menor o viserbersa y la mediana será el número que este en medio hasta la mitad.
c) Histograma: Es la grafica que resulta de presentar en forma organizada la distribución de frecuencias en un sistema de coordenadas con las siguientes reglas.
1. El eje vertical representa a las frecuencias y el origen debe iniciar con cero.
2. La parte mas alta de la grafica debe ser aproximadamente de un cuarto menor a lo que mide el ancho total.
3. Las barras deben ser del mismo ancho , al medir la masa de un cuarto se encontraron los siguientes datos en gramos:
EJERCICIOS
451, 449, 450, 454. 456. 455,454,457,451,456,453,447,452,454,452,452,455,456,455,452,455,453,450,452,455,453,454,453,458,452,453.
a) Orden a los datos en forma creciente.
b) Determinar la frecuencia con que se repite cada dato.
c) Calcular la media aritmética y modo y la mediana.
d) Construir una grafica de barras o histograma
En una investigación .sobre las edades deun supermercado se arrojaron los siguientes datos sobre la sedades de los trabajadores
32,20,20,24,18,18,25,26,91,37,37,57,26,26,26,27,27,32,32,24,32,40,44,18,40,18,44,45,44,34,34,30,30,28,30,28,32,28,28,42,28,28,42,20,42,30,22,35,22,28,45,30,35,26,24,,22,32,32,30,28,40,22,35,20,24,26,26,,20,26,32.
A) Ordenar los datos en forma trascedente.
B) Realizar una tabal determinando la frecuencia
C) Calcular la media aritmética, el modo, y la mediana.
D) Realizar una grafica de barras y un polígono de frecuencia.
FUERZA
La mecánica es la rama de la física que estudia los movimientos y estados en los que se encuentran los cuerpos.
Describe y predice las condiciones de reposo y movimientos delos cuerpos bajo la acción de las fuerzas se divide par su estudio por lo general en 2 partes.
1 CINEMATICA: Estudia las diferentes clases de movimientos sin atender las causas que lo producen.
2 DINAMICA: Estudia las causas que originan los movimientos de los cuerpos, la estática que analiza las situaciones que permite el equilibrio de los cuerpos queda comprendido dentro del estudio dentro de la dinámica.
Cuando decimos que un cuerpo se encuentra en movimiento decimos que su posición esta variado respecto a un punto considerado fijo.
El estudio de la cinemática nos permite conocer y predecir en que lugar se encuentra un cuerpo que velocidad tiene y acabado de cierto tiempo llegara a su destino.
Para descubrir la posición de una partícula sobre una superficie se utiliza un sistema de coordenada en este sistema de ejes ubicaremos a los vectores. Que es una magnitud a escalar que tiene 3 características magnitud, dirección y sentido y que se representa con una punta de flecha.
EJERCICIOS
ESC= 1110
A) 50 NW::30 GRADOS CENTIGRADOS.
PROCEDIMIENTO=
- 
- - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - |
A= 50 nw
30 
0 FX 45 NW
B) 250 NW: 60 GRADOS CENTIGRADOS.
C) 350 NW: 40 GRADOS CENTIGRADOS.
D) 1300 Ib: 60 GRADOS CENTIGRADOS.
E) 3145 Ib: 240 GRADOS CENTIGRADOS.
F) 120 Ib: 300 GRADOS CENTIGRADOS.
G) 400 NW: 240 GRADOS CENTIGRADOS.
H) 25 NW: 240 GRADOS CENTIGRADOS.
VELOCIDAD Y RAPIDEZ
La mecánica es la rama de la física que estudia velocidad y rapidez.
La velocidad y rapidez generalmente se usa como sinónimos en forma equivocada no obstante la diferencia esta en que la rapidez es una cantidad escalar que indica únicamente la magnitud vectorial ya que para que quede requiere que se señale además de su magnitud su dirección y su sentido.
Cuando un móvil sigue una trayectoria en línea recta recorriendo distancias iguales en tiempos iguales su velocidad permanece constante en cambio si una trayectoria curva el móvil logra conservar una rapidez constante su velocidad va cambiando ya que el valor de la velocidad cambia por que queda en oreo sentido.
En conclusión cuando en física .se habla de velocidad no se refiere solamente ala rapidez ala que Se mueve un cuerpo si no también en que dirección lo hace.
La velocidad se define como el desplazamiento que realiza un móvil dividido entre el tiempo que tarda en efectuarlo.
Matemáticamente la velocidad se calcula V: d/ t
En donde V es igual ala velocidad del móvil expresada en m/ seg.
d= desplazamiento del móvil que corresponde a una distancia media entre dos puntos fijos dada en metros.
t: Tiempo en el que se realiza el desplazamiento dado en segundos.
MOVIMIENTO RECTILINIO UNIFORME
Cuando un móvil sigue una trayectoria recta en la cual realiza desplazamientos iguales y en tiempos se dice que efectúa un movimiento rectilíneo uniforme. Supóngase un móvil que en un segundo se desplaza 2 metros. Al trascurrir 2 seg se habrá desplazado 4 metros. Al transcurrir 3 seg. Se habrá desplazado 6 metros. Y así sucesivamente en este caso observaremos que la velocidad permanece constante ya que por cada incremento en el tiempo de un seg tendrá un incrementó de 2 metros en su desplazamiento, siempre que se trate de un movimiento de un móvil en line recta recorriendo desplazamiento iguales hablaremos de un movimiento uniforme.
VELOCIDAD MEDIA Y VELOCIDAD PROMEDIA
La mayoría de los movimientos que realizan los cuerpos no son uniformes es decir los desplazamientos que efectúa generalmente no son proporcionales al cambio del tiempo debido a ella es necesario considerar el concepto de velocidad media por ejemplo si un móvil viaja de la ciudad de México a la de puebla en un tiempo de una hora 30 minutos recorriendo una distancia de 128 km podemos calcular la velocidad media que se tiene durante el viaje Vm= d/t Vm= 128 km/ 1.5 hrs VM= 83.33 km /hrs
Es evidente que la velocidad que la velocidad durante el viaje no puede ser correcta ya que es la parte correcta la velocidad media representa la relación entre el desplazamiento total echo por un móvil y el tiempo que tarda en efectuarlo.
También es muy común determinar la velocidad media de un móvil sumando su velocidad final con la velocidad inicial y dividiendo entre 2 VM= vf+Vn/2
Un móvil tendrá una velocidad uniforme , conserva la velocidad inicial con la parte durante su trayectoria.
Cuando, durante su movimiento un móvil experimenta mas de 2 velocidades distintas se puede obtener una velocidad promedia si sumamos las velocidades y las dividimos entre el numero de velocidades sumadas Up)= v1+ V2 +`V3+……./ N
.
EJERCICIOS
· Calcular la velocidad media de un móvil si partió con una velocidad de 6 /hora y su velocidad final es de 2.7 m /seg.
PROCEDIMIENTO:
DATOS:
VM=?
VO= 6 km / hr= 1.66 / seg.
Vf= 2.7 m / seg.
Formula
Vm= vo + vf 2
SUS. Vm= 1.66m/ seg +2.7m
2Vm= 4.36 m/ seg
Vm= 2.18 m/ seg
· Calcular la distancia en metros. que recorren un ciclista durante 10 /seg si lleva una velocidad media de 60 km/hr.
· Calcular la velocidad promedio de un móvil que durante su recorrido tubo las siguientes velocidades 18.5 m/ seg 70 km/ hr 20.3 m/seg 76 km/hr expresar el resultado en metros / seg km / hr.
· Determinar la velocidad media de un móvil que lleva una velocidad inicial de 3m/seg . y su velocidad final es de 4.2 m/ seg.
· Calcular la distancia en metros que recorre un ciclista durante 7 seg si lleva una velocidad de 30 km / hrs.
· Calcular el tiempo en hrs/ seg de un móvil que recorre una distancia de 300 metros que lleva una velocidad de 50 km/ hrs.
· Calcular el tiempo en que un ciclista recorre una distancia de 2.5 km si lleva una velocidad de 22 m/ seg.
· Calcular la distancia que recorre un móvil durante seg si lleva una distancia de 50 km / hr.
ACELERACION
Cuando la velocidad de un móvil no permanece constante si no que varia decimos que sufre una aceleración, por definición aceleración es la variación de velocidad de un móvil en cada unidad de tiempo.
Si el tiempo parte del reposo su velocidad inicial será igual a cero y su aceleración se calcularía con la siguiente formula
A=v/t
Paracalcular las unidades de la aceleración bastaría con construir las unidades de la aceleración bastaría con sustituir las unidades develocidad y de tiempo en el sistema que se este trabajando.
A:= m/seg = m
 |  |
Seg a= m / seg 2
Seg
|
1
Si el móvil no parte del reposo quiere decir que en el intervalo de tiempo en que esta considerado su movimiento ya llegaba a una velocidad que llamaremos velocidad inicial de aceleración cuando
el móvil no parte del reposo se calcula: a= vf – vdT
A= aceleración del móvil en m/seg2
Vf= velocidad final d el móvil
Vd= velocidad inicial del móvil
T= tiempo en que se produce el cambio de velocidad.
Es muy común que se considere la aceleración de un móvil y su velocidad inicial se quiera calcular su velocidad final al cabo de cierto tiempo transcurrido por lo tanto de la formula de la aceleración cuando el móvil no parte del reposo se despeja la velocidad.
A= vf- vo T
A t= vf – vo
AVF= Vf= at
Vf= Vo+ at
MOVIMIENTO RECTILINIO UNIFORMEMENTE ACELERADO
Se tiene un movimiento rectilíneo uniformemente variado cuando su velocidad experimenta cambios iguales en cada unidad de tiempo, en este movimiento el valor de la aceleración permanece constante al transcurrir el tiempo. Si un móvil lleva una velocidad de 4 m/ seg al segundo y una velocidad de 6 m/ seg al tercer segundo, decimos que su velocidad esta cambiando 2 m/ seg cada segundo, donde su aceleración es constante los 3 seg y cuyo valor es de 2 m / seg2.
T= 1 seg t= 2 seg t= 3 seg
v= 2 m/ seg v0 4m / seg t= 6m / seg
a= V/ t a= 4m / seg
2 sega= 2 m / seg2
M.R.U.V.
 |
6
 | ||||
| ||||
4
1 2 3
DEDUCCION DE LAS ECUACIONES UTILIZADAS EN EL MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORMEMENTE VARIADO
Como hemos podido observar en un movimiento rectilíneo uniformemente variado esta cambiando constantemente de valor por ello si se desea conocer el desplazamiento en cualquier tiempo, se puede utilizar el concepto de velocidad media ya que conocemos.
Vm= d
td=vmt
Vm= vf+vo
2Partiendo de estas expresiones deduciremos las ecuaciones utilizadas para calcular los desplazamientos y velocidades finales cuando el movimiento tiene una aceleración constante.
Vm= d 1
T
d= vmt 2
Vm= vf+vo 3
2Sust. 3 en 2
d= vf+vo t 4
2Vf= vo+at-5
5 EN 1
d= vo+at+vot 6
2
d=2vo+at t 7 |
2
d= 2vot+at2
2
d=vt+ at2
 |
2
d= vot+1/2 at2 8si vo= O
d= 1/ at2 9Para calcular las velocidades finales en un movimiento rectilíneo uniformemente variado partimos de las siguientes ecuaciones :
d= vf+vo t 4 |
2
a= vf- vo 10
Mult. (4)(10)
ad= (vf-vo(vf+vo) t 11
t 2
ad=vf2-vo2 12 2
2 ad= vf-vo2
Vf2=vo2-2ad
Vf= 2ad+vo2
Vf= 2ad+vo2 13Si vo= o
 |
Vf = 2ad 14 CONCLUCION
Para calcular los desplazamientos y las velocidades finales en un movimiento rectilíneo uniformemente variado tenemos varias ecuaciones las cuales utilizaremos dependiendo en la situación en que se nos presente un movimiento es decir dependiendo de datos que se conocen las ecuaciones para calcular el desplazamiento son las siguientes:
1)d= vo+at2
22) d= vf2-vo2
 |
2ª
3) d= vf +vo t
2 Cuando se desea conocer el desplazamiento de un móvil que parte del reposo las ecuaciones anteriores se reducen lo siguiente:
SI vo = 0
4) d= at2
 |
2ª
5) d= vf2
2ª
6) d= vf t 2
Las ecuaciones para calcular las velocidades finales en un movimiento rectilíneo uniformemente variado son :
7) vf=vo+at
 |
8) Vf= vo2+ 2ad
SI vo = 0
9) vf = at
 |
10) vf = 2ad
EJERCICIOS
1: Un móvil requiere una velocidad de 40 km/ hr en 4 seg. Calcular su aceleración en m/ seg2.
PROCEDEMIENTO:
(40 KM / HR)(100 M)( 1 HR.) = 400M = 11.11 M / SEG
1 KM 3600 SEG 3600 SEGA= 11.11 M / SEG = 2.77 M / SEG
4 SEG2: Un motociclista lleva un velocidad inicial de 2 m / seg. A los 3 seg. Su velocidad es de 6m / seg. Calcular:
a) La aceleración.
b) En desplazamiento que tiene en ese tiempo.
3: Calcular la rapidez que lleva un ciclista a los 5 seg si al bajar por una pendiente adquiere una aceleración de 1.5 m/ seg2 y parte con una rapidez de 3 m / seg2.
4: Un tren parte del reposo con una aceleración de 0.3 m/ seg2 durante 0.5 minutos.
Calcular:
a) El desplazamiento que recorre en ese tiempo.
b) Velocidad.
5: Un móvil tiene una velocidad inicial de 4 m/ seg con una aceleración d e2m/ seg2 la cual dura 12 seg .
Calcular:
a) La distancia recorrida en ese tiempo.
b) La velocidad que lleva.
5: Un camión de carga viaja con una velocidad de 70 km/ hr
Aplica bruscamente los frenos y se detiene en 15 seg.
Determinar:
a) Ladistancia.
b) La distancia total recorrida desde que aplico los frenos hasta detenerse.
c) La velocidad que lleva alos 6 seg de haber aplicado los frenos.
d) Las distancia que recorrió durante los primeros 6 seg de haber frenado.
6: Calcular la rapidez que llevara un móvil alos 2 minutos si a l pasar por una pendiente adquiere una aceleración de 2m/ seg2 y parte con una velocidad de 6.3 m/ seg.
7: Un móvil llevara una velocidad d e75 km/ hr y aplica una aceleración la cual dura 12 seg.
Calcular:
a) La aceleración.
b) La distancia total recorrida desde que aplico los frenos hasta detenerse.
c) La velocidad que llega. La distancia total recorrida que lleva a los 3 seg de haber acelerado.
8: Una lancha de motor parte del reposo y alcanza una velocidad d e60 km/hr al este en 22 segundos.
Calcular:
A= Su aceleración en 3/seg2.
b) Su desplazamiento en metros.
9: Una pelota al ser soltada en una pendiente adquiere una aceleración de 6 m/seg2 en 102 segundos.
Calcular:
a) Que rapidez lleca en ese tiempo.
b) Que distancia recorrió.
10: Un motociclista que se dirige hacia ser llevada a una velocidad de 10 km/ hr si después acelera uniformemente 3m/seg2 durante 5.5.
Calcular:
a: El desplazamiento que tuvo a partir de su aceleración.
b: La velocidad obtenida al término de los 5 segundos.
11: Un automóvil que viaja al Este aumenta su velocidad de 30 km/h a 60 km/ h en 4 segundos si se considera que su aceleración fue constante.
Determinar:
a) su aceleración
b: la distancia que recorrió a los cuatro segundos.
12: Un camión de pasajeros arranca desde el reposo manteniendo una aceleración constante de o.6 m/ seg.
Calcular:
a) En que tiempo recorrerá 0. 3 km.
b) Que rapidez llevara en este tiempo en ese tiempo en m/ 0 y en km/ h.
CAIDA LIBRE DE LOS CUERPOS Y GIRO VERTICAL
Un cuerpo tiene una caída libre si desciende sobre la superficie de la tierra y no sufre ninguna resistencia originada por el aire de manera practica cuando la resistencia del aire sobre los cuerpos es tan pequeña que se puede despreciar es posible interpretar su movimiento como una caída libre.
Para cualquiera de nosotros es muy común observar la caída de los cuerpos sobre la superficie de la tierra pero no hemos puesto a pensar en el tiempo que tardan en caer 2 cuerpos de diferentes tamaños desde una misma altura y de manera simultanea.
Demos respuesta a esta interrogante experimentando con una hoja de papel y cuaderno.
Observemos que la hoja de papel cae mas despacio y con movimiento regular, mientras la caída del cuaderno es vertical y es el primero en llegar al suelo. Ahora ahajamos un bolita con la hoja de papel comprimiéndola con las manos y dejemos caerla caer, simultanea mente con el cuaderno. El resultado será que ambos cuerpos caen verticalmente ya l mismos tiempo. Por que al comprimir la hoja de papel casi hemos eliminado los efectos de la resistencia del aire.
Cuando es un tubo al vacío de deja caer simultanea mente una pluma de ave, una piedra, una moneda y un pedazo decimal .Su caída será vertical y al mismo tiempo, independiente de su tamaño y peso , por lo tanto su movimiento es una caída libre aunque al caer al suelo un cuerpo sufre los efectos de la resistencia del aire que por lo general son despreciables y los consideramos como si fueran en caída libre.
El científico italiano Galileo Galilei fue el primer en demostrar ene l año d e1590 que todos los cuerpos ya se ab grandes o pequeños caen ala tierra con la misma aceleración. Por tanto si dejamos caer desde cierta altura una piedra grande y pequeña caerán al suelo en el mismo tiempo , con base a estos resultados podemos afirmar que la aceleración gravitacional produce sobre los cuerpos que cae libremente un movimiento uniformemente variado motivo por el cual su velocidad va aumentando de forma constante mientras que la aceleración permanece fija.
Al hacer la medición de la aceleración de gravedad a distintos lugares de la tierra se han encontrado que no es igual en toda s las partes , si no que existen pequeñas diferencias entere los lugares altos y bajos para fines prácticos usaremos una cantidad de forma aproximada y que es igual a 9.8 m/s2.
La aceleración dela parvedad esta dirigida hacia en centro de la tierra luego entonces la aceleración de la gravedad empuja a los cuerpos ha caer mas rápido para resolver problemas de caída libre se utilizan las mismas ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente variado, pero se acostumbra ha cambiar la letra de aceleración por la letra (g) que representa la aceleración de y la letra (d)
Distancia por la (h) que representar altura por lo tanto alas ecuaciones quedan de la siguiente manera:
h= vot+ gt2 h=vf2 – vo2 h= VF+VO t
2 2g 2 
VF= vo+ gt VF= vo2´2g hTIRO VERTICAL
Este movimiento se presenta cuando un cuerpo se lanza verticalmente hacia arriba, se puede observar que su velocidad va disminuyendo hasta que se anula al alcanzar su altura máxima inmediatamente inicia su regreso para llegar al mismo punto donde fue lanzado y adquiere la misma velocidad deque fue lanzado. De igual manera en tiempoque emplea en subir es el mismo tiempo que utiliza en bajar. Enconclusión en tiro vertical sigue las mismas leyes que la caída libre de los cuerpos por lo tanto emplea las mismas ecuaciones.
VF=0VO=0T h max
VOVF= VO
Este tipo de movimiento generalmente resulta importante calcular la altura máxima que alcanza el cuerpo, el tiempo que tarda en subir hasta alcanzar su altura máxima y el tiempo que tarda en bajar , o en el que permanece en el aire.
Por tal motivo haremos la deducción de las ecuaciones necesarias para calcular dichas magnitudes a partir de las ecuaciones generales para la cuida libre de los cuerpos.
Para calcular la altura máxima que alcanza un cuerpo lanzado verticalmente hacia arriba usamos la siguiente ecuación:
Vf= vo2 + 2 gh
O= vo2+ 2gh (máx.)
2gh (máx.) = vo2
h (máx.)= vo2 2g
Para calcular el tiempo que tarda en subir usamos la siguiente ecuación:
Vf= vo + gt t= (subir)= t (bajar)
O= vo+ gt t= (aire) =t (s, t) tb
Gt (subir) = -vo t (aire)= 2+ (subir)
T (aire)= -2 vo
gT (subir)= vo
TEJERCICIOS:
1: Una piedra se deja caer desde la azotea de un edificio y tarda en llegar al suelo 4 seg.
Calcular:
a) La altura del edificio.
b) La velocidad conque choca en el suelo.
PROCEDIMIENTO:
h= VO + GT 2
2h= 0(4) + (9.8) (4) 2
2h= 0 + 156.8 = 78.4
2VF= vo + gt
VF= 0 + 9.8 (4)
VF= 0 + 39.2
VF= 39.2
2: Un niño deja caer una pelota desde una ventana que esta a 60 m de altura sobre el suelo.
Calcular:
a) El tiempo que tarda en caer.
b) La velocidad con la que choca en el suelo.
2: Se lanza una piedra al vacío con una velocidad de 5m / seg.
Calcular:
a) La velocidad que lleva a los 3 seg de su caída.
b) La distancia que recorre en ese tiempo.
3: Un arquero lanza una flecha con una velocidad de 25 m / s.
Calcular:
a) Velocidad.
b) La distancia que había recorrido en ese tiempo.
4: Un obrero se le cae una llave de tuercas que tarda en llegar al suelo 10 seg.
Calcular:
a) La altura ala que esta el obrero.
b) La velocidad ala que callo.
5: En la olimpiada en la competencia de lanzamiento de la bola hay 5 participantes.
1: Lanza con una velocidad de 8 m/ seg.
2:Lanza con una velocidad de 10 m/ seg.
3:Lanza con una velocidad de 6 m/ seg.
4:Lanza con una velocidad de 16 m/ seg.
5:Lanza con una velocidad de 13 m/ seg.
Calcular:
a) Cuales la que tiene la altura máxima.
b) Cual tarda más en subir.
c) Con que velocidad cayo cada una.
d) La velocidad que cada una tenía.
e) La velocidad que llevaba a los 47seg.
f) La velocidad que había recorrido en ese tiempo.
6: Un cuerpo es lanzado verticalmente hacia arriba con una velocidad de 29.4 m/ seg.
Calcular:
a) la altura que habrá subido al primer segundo.
b) La velocidad que lleva al primer segundo.
c) La altura máxima que alcanza.
d) El tiempo que tarda en subir.
e) El tiempo que tarda en bajar.
f) El tiempo que dura en el aire.
7:Se lanza verticalmente hacia arriba una pelota con una velocidad de 20 m/ s.
Calcular:
a) La distancia que recorre a los 2 seg
b) La velocidad que lleva a los 2 seg
c) La altura máxima.
d) El tiempo que dura en el aire.
8: Un balón de futbol se deja caer desde una ventana y tarda en llegar al suelo 5 seg.
Calcular:
a) La altura d ela cual cayo.
b) La velocidad con la que cae al suelo.
TRABAJO
En nuestra vida diaria es muy común escuchar que alguien diga que le costo mucho trabajo encontrar cualquier cosa.
De igual manera se dice que triunfar en la vida, obtener un diploma y destaca como profesionista en alguna de
La rama del conocimiento humano requiere mucho esfuerzo y ser constante o dedicado.
Sobre un trabajo pero si nos hacemos la pregunta de que es trabajo , esta respuesta nos da diferentes personas a tal grado que lo que para unos es trabajo para otros es una diversión , pasatiempo, objeto de estudio o tema de interés.
Afortunadamente desde el punto de vista de la física el trabajo solo una interpretación y es la siguiente:
TRABAJO: Es una magnitud escolar que solo puede ser producido cunado una fuerza mueve un cuerpo en su misma dirección su valor se calcula multiplicando la magnitud del componente de la fuerza que esta en la misma dirección en que se efectúa en movimiento del cuerpo para el desplazamiento que este realiza.
MATEMATICAMNETE EL TRABAJO SE CALCULA:
T= F cos
Donde T= A trabajo realizado dado en Newton sobre metros que es igual a un Joule.
F= Fuerza que se aplica al cuerpo en Newton.
D= Desplazamiento dado en metros.
Si el peso s ele aplica una fuerza totalmente en la misma dirección en que se efectúa el desplazamiento su ángulo es igual a (0) grados, entonces la formula se reduce a=
T= F d
En la siguiente figura vemos un cuerpo cuyo peso es de 10 Newton y se levanta a una altura de 1 m Calcular el trabajo realizado.
T= Fd T= (10 NW) (1 m)
T= 10 Joules |
1 m
R = 10 nw
Si el mismo cuerpo anterior es empujado ahora en forma horizontal con una fuerza de 3 NW. Suficiente para vencer la fuerza de fracción y desplazarlo 2 metros con velocidad constante, calcular el trabajo realizado.
F= f cos d
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2 metros F= f d
T= (3nw) (2)
T= 6 j.
En la siguiente figura tenemos el mismo cuerpo anterior pero ahora es jalado por una fuerza de 6 nw que forma un Angulo de 30 g respecto ala dirección del desplazamiento.
Calcular:
a) El valor del trabajo realizado si el desplazamiento del cuerpo es de 2 m.
 |  | ||||
 | |||||
 |
T= f cos d
T= 6 nw (cos 30) (2metros)
T= (6 metros) (0.86) (2 metros)
T= 10.39 joule.
EJERCICIOS
1: Una persona cuyo peso es de 588 nw. Sube por una escalera que tiene una longitud de 17 m. hasta llegar a una altura de 10 m.
Calcular:
a) El trabajo.
PROCEDIMIENTO=
T= fd
T= (588 m) 10
T= 5580 JOULES.
2: Calcular es peso que tendrá un cuerpo si al levantarlo a una altura de 150 cm. Se realiza un trabajo de 88.6.
ENERGIA
En términos generales la energía se define como la capacidad que tiene los cuerpos para realizar un trabajo.
En estas condiciones se tienen de la unidad usada en el sistema internacional es la misma que se emplea para medir el trabajo es decir en joule.
Existen varios tipos de energía como son:
ENERGIA RADIANTE: Es la energía producida por ondas electromagnéticas que se caracterizan por su propagación en el vacio a una velocidad de 30000 km. Tal es el caso de los rayos gama, ultravioleta, infrarrojos etc.
ENERGIA NUCLEAR: Es originada por la energía que tiene unidades alas partículas en el nucleó de los átomos misma que es liberada en forma de energía calorífica y radiante, cuando se produce una reacción de fusión que se caracteriza por la unión de dos núcleos ligeros para formar uno mayor.
ENERGIA QUIMICA: Se produce cuando las sustancias reaccionan entres i , alterando su constitución intima tal es el caso de energía obtenida en los explosivos alas pilas eléctricas.
ENERGIA ELECTRICA: Se produce cuando a través de un conductor se logra un movimiento o flujo de electrones, la corriente eléctrica genera luz, calor o magnetismo.
ENERGIA CALORIFICA: Se produce por la combustión de calor, madera petróleo, gas natural y otros combustibles.
ENERGIA HIDRAULICA: Se a provecha cuando la corriente de un molino o al acida agua de una presa mueve una turbina.
ENERGIA EOLICA: Es producida por el movimiento del aire y que se a provecha en los molinos de viento o en los generadores de alta potencia para producir electricidad.
ENERGIA MECANICA: Es la energía que poseen los cuerpos cuando debido a su posición un trabajo. Se divide en energía cinética y potencial.
Dada la importancia, que para la mecánica tiene estas dos energías nos encargaremos de su estudios en forma mas detallada.
ENERGIA CINETICA: Es la que posee cualquier cuerpo que se encuentra en movimiento tal es el caso de una persona en movimiento o corriendo, un avión en un vuelo o adquirido velocidad para su despeje.
Para que un cuerpo adquiera energía cinética es necesario realizar un trabajo sobre el de tal forma que una fuerza constante al actuar sobre el cuerpo lo desplace aumentando su velocidad. Matemáticamente la energía cinética se calcula:
Ec= ½ mv2
La unidad de medida en el sistema internacional es el joule.
ENERFIA POTENCIAL: Es posee todo cuerpo cuando en función de su posición o estado es capaz de realizar un trabajo. Por ejemplo cuando comprimimos un resorte realizamos un trabajo, mismo que se convierte en energía potencial almacenada. sin embargo al soltar el resorte este es capaz de realizar un trabajo igual al que se realizo para comprimirlo.
Lo mismo sucederá si en lugar de comprimirlo lo estiramos. Matemáticamente la energía potencia. Se calcula:
Ep= mgh
CONSERVACION DE LA MATERIA
Para comprimir un resorte siempre se realiza un trabajo mismo que se convierte en energía potencial de resorte.
Si construimos un disparador de esferas metálicas utilizamos un tuvo y un resorte cuando accionamos el disparador apuntando verticalmente hacia arriba la esfera saldrá igual al trabajo desarrollado por el resorte.
Cuando la esfera alcanza su altura máxima su velocidad en ese instante es cero y toda la energía cinética se transforma en potencial.
Al iniciar su descenso la fuerza de gravedad realiza un trabajo sobre la esfera provocando que su velocidad se incrementa pero aumentando su energía cinética y reduciendo su energía potencial.
No obstante la energía mecánica total de la esfera es decir la energía cinética mas la potencial en cualquier momento es la misma.
Considerando lo anterior podemos concluir con la siguiente ley de la conservación de la energía que dice “LA ENERGIA EXISTENTE EN EL UNIVERSONI SE CREA NISE DRESTRUYE UNICAMNEET SE TRANSFORMA”
POTENCIA MECANICA
El hombre siempre ha buscado la manera de realizar su trabajo en el menor tiempo posible de ahí la necesidad de tomar en cuenta un nuevo concepto que señale claramente con que rapidez se hace un trabajo esto recibe el nombre “potencia” es la rapidez con que se realiza un trabajo matemáticamente la potencia se calcula:
P= T
tDonde P= a potencia dada en joule sobre segundo que es igual a un watt.
T= trabajo realizado medido en joules.
t= tiempo en que se halla el trabajo en segundos.
Como se observa la unidad usada en el sistema internacional para medir la potencia es el watt y significa un trabajo de un joule realizado en un segundo este nombre se da en honor al escoses James Watt famoso por r la construcción de una maquina d e vapor.
También se emplea las siguientes unidades prácticas de potencia que son:
ü En caballo de fuerza.
ü (hp) y el caballo de vapor (cv) que equivale en unidades a los siguientes.
1 hp= 746 watts.
1 cv= 736 watts.
También podemos conocer la potencia si se conoce la velocidad que adquiere el cuerpo mismo que tendrá un a dirección y un sentido igual ala fuerza que recibe:
P= fv
EJERCICIOS
1: Calcular la energía cinética en joule que lleva una bala de 8 gramos. Si su velocidad es de 400 m/ seg.
PROCEDIMIENTO=
DATOS:
M= 8 GRAMOS
V= 400 M/ SEG.
(8 GR)(1 KM) 8 = 0.008
1000 G. 1000EC= ½ mv2
EC= ½ (0.OO8) (400 M/ SEG)
EC= 3.2
2: Calcular la energía cinética de un balón de futbol si pesa 4.5 nw. Y lleva una velocidad de 15 m/ seg.
3: Calcular la masa de un cuerpo si lleva una velocidad de 10 m / seg. Y su energía cinética es de 100 joules.
4: Calcular al velocidad que lleva un cuerpo cuya masa es de 3 kg si su energía cinética es de 200 joules.
5: Calcular la energía potencial de una piedra de 2.5 si se eleva a una velocidad a una altura de 200 cm.
6: Calcular la ep. De una piedra d we2.5 kg si se eleva a una velocidad de 6m
7: Calcular la masa de un cuerpo cuya velocidad es de 10m si su energía es de 500 joules.
8: a que atura máxima llegar el agua al ser bombeada por una tubería con una presión de 4x10 5 nw/ m2.
9: Calcular al fuerza que se aplica ene l embolo menor de una prensa hidráulica que tiene una área de 10 cm ene l embolo mayor con una área de 150 cm se produce una fuerza de 10500 nw.
10: Calcular la profundidad ala que se encuentra sumergido un buzo en el mar si soporta una presión hidrostática de 939084 nw/ m2.
