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UGEL Nº 16 – BARRANCA INSTITUCION EDUCATIVA LIBERTADOR “SIMON BOLIVAR”- PCA

DOCENTE: LIC. ROSA AMBROSIO DURAND ESPECIALIDAD: BIOLOGÍA Y QUÍMICA

AREA: CIENCIA, TECNOLOGIA Y AMBIENTE

INDICADORES OBSERVA Con atención y participa en el proceso de la Sesión virtual en el Módulo diseñado por el docente. IDENTIFICA: Los tipos del movimiento. APLICA: Tu conocimiento para resolver problemas relacionados al tema. RELACIONA Los conceptos básicos para el estudio de movimiento. VALORA Los aportes del conocimiento de la teoría de la Gravitación Universal. UTILIZA De manera adecuada el computador

ELEMENTOS DEL MOVIMIENTO Tiempo Rapidez

Velocidad MOVIMIENTOS Caída Libre

Aceleración Gravedad

CLASES DE MOVIMIENTO Rectilíneo

Acelerado

MOVIMIENTO

Uniforme

Curvilíneo

HELLO AMIGOS ¿SABIAS QUE? • Isaac Newton, físico y matemático inglés, estudio y enunció las Leyes del movimiento y la Ley de la Gravitación Universal.

¿QUÉ ES EL MOVIMIENTO? Estamos rodeados de cosas que se mueven, por ejemplo un carro que avanza por una calle, los pájaros que vuelan, los niños corriendo durante el recreo. En estos casos es fácil observar el movimiento, pero en otros no es tan sencillo, por ejemplo si tienes un vaso con agua sobre la mesa dirás que el vaso no se mueve, pero el vaso se encuentra en el planeta Tierra que está girando sobre sí mismo y alrededor del sol, por lo tanto el vaso también se mueve.

Por ejemplo en la siguiente figura: ¿El joven de polo naranja se mueve con respecto al joven de polo crema? ¿El joven de polo naranja se mueve con respecto a las personas que viven en la ciudad de abajo? Al contestar estas preguntas te darás cuenta que para hablar de movimiento debemos establecer primero un sistema de referencia fijo. Por lo tanto definimos el movimiento como el cambio de posición, el cambio de lugar a medida que transcurre el tiempo respecto a un sistema de referencia

ELEMENTOS DEL MOVIMIENTO Para comprender, describir y analizar el movimiento de los cuerpos, es necesario conocer algunos conceptos básicos. MOVIL (A): Es el cuerpo que realiza el movimiento. Ejemplos:

POSICION: Es el lugar que ocupa un cuerpo en un tiempo determinado, como también es el lugar en el que se encuentra el móvil en cada momento. Para conocer su posición es necesario un punto de referencia. Por ejemplo : Puedo decir que la posición de la silla es medio metro del escritorio, o también 3 metros de las bancas. La posición depende del punto de referencia

TRAYECTORIA.- Es la línea que une las diferentes posiciones que va ocupando un móvil a lo largo del tiempo. La trayectoria puede ser recta, circular, curvilínea, etc. Por ejemplo un ciclista puede realizar una trayectoria recta o una trayectoria circular

SISTEMA DE REFERENCIA (B): Es el punto o grupo de puntos determinados por el observador del movimiento.

D

A

C

DISTANCIA.- Es la longitud de la trayectoria. En el siguiente ejemplo la distancia recorrida es de 120 metros.

40 m

Partida

40 m

40 m

Llegada

CLASES DE MOVIMIENTO Los movimientos se clasifican según su trayectoria y según su velocidad: Según su trayectoria: Rectilíneos, como por ejemplo el movimiento de un ascensor Curvilíneos, estos a su vez pueden ser circulares, elípticos, parabólicos ,etc. Un ejemplo de movimiento elíptico es el de un carro en una pista de carreras. D

A

C

DESPLAZAMIENTO (D): Cuando realizamos un movimiento partimos de una posición inicial y llegamos a una posición final. El desplazamiento es la distancia entre la posición inicial y la final, es decir entre el punto de partida y el punto de llegada.

Llegada

Partida Desplazamiento

Hay veces en que la trayectoria de un móvil coincide con su desplazamiento, por ejemplo cuando el ómnibus rojo va del punto A al punto B

• ESPACIO RECORRIDO: Indica la distancia recorrida por el móvil. • TIEMPO: Es la duración del movimiento. • VELOCIDAD: Es la relación que existe entre el desplazamiento de un móvil y el tiempo que este tarda en realizarlo. • ACELARACION: Considera las variaciones de velocidad de un móvil en un tiempo determinado.

ACTIVIDADES 1.- Observa y analiza las imágenes de estos tres movimientos y responde:

a) ¿Qué diferencia hay entre la trayectoria y el desplazamiento? b) ¿Qué es mayor en cada caso, la trayectoria o el desplazamiento? c) Dibuja otras trayectorias que podría haber recorrido cada móvil para lograr el mismo desplazamiento.

VELOCIDAD • •

•

•

En una prueba atlética de 100 metros planos, gana el que corre más rápido. Esta rapidez se mide a partir de la velocidad, que se define como la relación existente entre el desplazamiento de un móvil y el tiempo que este tarda en realizarlo. La rapidez sólo expresa el valor numérico y la unidad de una distancia con relación al tiempo: 2 m/s o 30 Km./h. La Velocidad indica, además, la dirección (horizontal, vertical u oblicua) y el sentido (arribaabajo, norte-sur) del desplazamiento con relación al tiempo.

TIPOS DE VELOCIDAD Existen dos tipos de velocidad: •

Velocidad instantánea: Es el valor que toma la velocidad de un móvil de su recorrido. Para medir la velocidad instantánea se utiliza el velocímetro. Este aparato instalado en un auto nos indica los kilómetros por hora en que nos movemos.

•

Velocidad Media: Es la relación entre la distancia total o el desplazamiento (d) recorrida por un móvil y el tiempo empleado en recorrerla. Podemos utilizar la siguiente ecuación: d V m = t Donde:

d = distancia total recorrida expresada en (m) t = tiempo empleado por el móvil en desplazarse en segundos (s). Vm = Velocidad media que alcanza el móvil, expresada en metros por segundos (m / s)

APLICA TU CONOCIMIENTO: A) Por Ej.. Si un auto recorre 6 metros sobre una pista recta en sentido norte-sur en 3 s. quiere decir que en cada s. ha recorrido 2 m. a una velocidad media de 2 ms en dirección horizontal en sentido norte sur. En el SIU. la velocidad se expresa en (m/s); en la practica se emplean los (Km/h). CALCULO DE LA VELOCIDAD MEDIA: Un tren recorre 360 Km. por una vía recta en sentido norte-sur en 2 horas. ¿Cuál es su rapidez expresada en Km.//h y la velocidad media expresada en m/s? • Anotamos la ecuación: V = d//t. • Identificamos los datos que poseemos: d = 360 Km. t = 2h V =? • Sustituimos los valores en la ecuación: V = 360 km/ 2 h V = 180 Km./h rapidez • Hacemos la conversión a m/s: Si 1 Km. = 1 000 m y 1 h = 3 600 s Vm = 180 X 1 000 m 3 600 s Vm = 180 X 1 000 m = 50 m/s 3 600 s • La velocidad media del tren es de 50 m/s en sentido norte-sur:

LA ACELERACION Si viajas en un automóvil y presionas el acelerador, ¿qué ocurre con la velocidad? Y si dejas de presionarlo porque te acercas a un semáforo que se encuentra con la luz roja o presionas bruscamente el freno porque se cruzó un perro, ¿qué pasa? En todos estos casos, la velocidad del automóvil cambia. Estos cambios de velocidad se relacionan con una magnitud llamada aceleración. La aceleración (a) es la variación (aumento o disminución) en la velocidad de un móvil en cada unidad de tiempo. La ecuación es: V a = t Donde: a = aceleración expresada en (m/s2.) V = velocidad alcanzada, expresada en (m/s). t = tiempo expresado en (s).

•

Los movimientos naturales como el movimiento de los seres vivos o sismos, la aceleración no es constante, sino que varia a medida que transcurre el tiempo. Para estos casos se emplea una magnitud llamada aceleración media, que corresponde a la variación de la velocidad (Vf – Vi) en un intervalo de tiempo (t): am = Vf - Vi t a = aceleración Vf = velocidad final t = tiempo

am = V

Donde: t

= variación Vi = velocidad inicial

CÁLCULO DE LA ACELERACION MEDIA • •

Si una moto que parte del reposo (0 m/s) alcanza una velocidad de 30 m/s hacia el sur, al cabo de 6 s, ¿Cuál será su aceleración media? ECUACION:

•

am = VF - Vi t Identificamos los datos y sustituimos valores en la ecuación:

•

am = Vf - Vi = 30 m/s – 0 m/s = 5 m/s t 6s 1s La aceleración media es de 5 m/s2 hacia el sur.

ACTIVIDADES I.- DESCRIBE LA DIFERENCIA ENTRE: a) Rapidez y Velocidad. b) Velocidad y Aceleración. c) Velocímetro y Cuentakilómetros. II.- EXPLICA EL SIGUIENTE ENUNCIADO: a) ¿Qué magnitud se debe considerar para estudiar el cambio de velocidad de . un auto móvil ? b) ¿Es posible que un automóvil marche a la misma velocidad en una . ciudad?

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III.- CALCULA: a) ¿Cuál es la velocidad media de un atleta que tarda 28 minutos en recorrer . 10 000 m? b) Si un móvil tiene una velocidad media de 36 Km/h, ¿Cuántos metros recorrió . cada segundo?

CLASES DE MOVIMIENTOS El movimiento de una bolita sobre la mesa es muy distinto de un carrito de una montaña rusa. Hay criterios o características para identificarlo y describirlo. Clasifiquemos los movimientos en función de su trayectoria y velocidad: SEGÚN LA TRAYECTORIA PUEDE SER. • Movimiento Rectilíneo (A): Cuando el móvil sigue una trayectoria recta. Ej. Un automóvil que va por una carretera recta realiza un movimiento rectilíneo. B) Movimiento Curvilíneo: La trayectoria es una curva como cuando pateas una pelota. En este tipo de movimientos podemos destacar el movimiento circular, en el que la trayectoria descrita es una circunferencia (B). Por Ej. El movimiento de los caballitos en un juego mecánico.

SEGÚN LA VELOCIDAD Encontramos dos tipos: • Movimiento Uniforme: Cuando la velocidad del móvil no varía en todo su recorrido: es decir, se mantiene constante, no tiene aceleración. Por ejemplo, un avión que se desplaza a velocidad constante realiza un movimiento uniforme. B) Movimiento Acelerado ( C ) : Cuando la velocidad del móvil aumenta o disminuye durante su recorrido, Ej. El vuelo de las aves: cuando giran, se elevan o descienden, su velocidad varía.

MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME (M.R.U.) •

•

•

Un cuerpo describe un movimiento rectilíneo uniforme cuando su trayectoria es una recta y su velocidad se mantiene constante, sin cambiar de sentido. Al ser la trayectoria recta, el espacio recorrido coincide con el desplazamiento. Otra característica es que la distancia recorrida es proporcional a la velocidad y al tiempo de duración del movimiento. Por Ej. Si la velocidad de una moto es de 50 Km/h, se recorren 50 Km en una hora, 100 Km en dos horas, 150 en tres horas … Un avión que se desplaza en línea recta por el aire con una velocidad constante realiza un movimiento Rectilíneo Uniforme.

ECUACION MATEMATICA DEL M.R.U. •

El M.R.U. esta definido por una ecuación matemática que relaciona el desplazamiento o espacio recorrido con la velocidad y el tiempo. d = V t Donde: d = Es el desplazamiento que recorre el móvil expresada en metros (m) V = Es la velocidad del móvil expresada en metros por segundos (s) t = Tiempo que tarda el móvil en desplazarse expresado en segundos (s) Veamos de qué manera podemos utilizar esta ecuación matemática: • Para calcular la velocidad, simplemente se divide la distancia recorrida por el tiempo. De la ecuación anterior de la distancia se despeja la velocidad: d V = t • Para calcular el tiempo, en que se recorre una distancia d a una velocidad V, se despeja el tiempo t de la ecuación de velocidad: d t = V

ACTIVIDADES: 1)

Resuelve los siguientes problemas: a) Un avión vuela a una velocidad de 800 Km/h. ¿Cuántas horas necesitará para ir de la ciudad A y a la ciudad B, si la distancia entre ambas ciudades es de 1 600 Km? b) Un automóvil se desplaza a 6 m/s por una carretera recta. ¿Cuántos metros recorrerá al cabo de 50 minutos? c) Un atleta corre durante tres horas sin alterar su velocidad y recorre 18 Km. ¿A qué velocidad corrió?

CAIDA LIBRE Por nuestra experiencia diaria sabemos que, cuando soltamos un cuerpo desde cierta altura, este cae por efecto de la fuerza de atracción que ejerce la Tierra. A este movimiento lo llamamos caída libre, y es un ejemplo especial del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. Todos los cuerpos experimentan el movimiento de caída libre desde el momento en que son soltados, las fuerzas que lo sostiene deja de actuar y el cuerpo se dirige hacia la superficie de la Tierra.

Si dos objetos diferentes son soltados desde una misma altura llegan al suelo al mismo tiempo, sea cual fuese su masa. Podemos decir que en la caída libre los objetos adquieren un movimiento uniformemente acelerado. ACELERACION EN LA CAIDA LIBRE. Se ha determinado experimentalmente que un cuerpo en caída libre aumenta su velocidad 9,8 metros cada segundo. Un segundo después de soltarse, alcanza una velocidad de 9,8 m/s, a los 2 segundos ya va a 19,6 m/s, y después de los 10 segundos su velocidad es de 68 m/s. La aceleración de caída recibe el nombre de aceleración de la gravedad y se abrevia con la letra g. Su valor numérico depende de la latitud y de la altura de la caída del objeto, si la altura de caída es pequeña en comparación con el radio de la Tierra, su valor es constante: 9,8 m/s2.

Necesitas: dos hojas de papel bond similares, lápiz, borrador, u otro objeto. 1) Deja caer las dos hojas de papel desde una misma altura. Anota tus observaciones. 2) Deja caer una de las hojas, el lápiz, borrador u otro objeto desde una misma altura, Registra el tiempo de caída de cada objeto 3) Repite el paso anterior, pero ahora arrugado la hoja hasta formar una pelota. Anota lo que observas. ACTIVIDADES: QUIERES SABER ¿CÓMO CAEN LOS CUERPOS?

b) Explica tus observaciones, en forma breve y coherente. b) ¿A qué conclusión llegas?

LA INERCIA Si dejamos un libro sobre la mesa, este no se mueve a menos que alguien lo mueva.

Un objeto en movimiento, como una pelota, se moverá siguiendo una misma dirección y sin variar su velocidad, a menos que una fuerza lo detenga. La propiedad de los cuerpos que hace que tiendan a permanecer en su estado de reposo o de movimiento uniforme rectilíneo se llama inercia.

LAS TRES LEYES DE NEWTON LA LEY DE LA INERCIA O PRIMERA LEY DE NEWTON.

LEY DE LA FUERZA, MASA Y ACELERACION O SEGUNDA LEY DE NEWTON

LEY DE ACCION Y REACCION O TERCERA LEY DE NEWTON.

LA LEY DE LA INERCIA O PRIMERA LEY DE NEWTON Cuando viajas parado en un micro y el chofer arranca bruscamente, es probable que sientas que tu cuerpo se va hacia atrás porque tiende a mantener el estado de reposo que tenía hasta el momento de arrancar. ¿Y qué ocurre si el chofer frena de pronto? A partir de los efectos de la inercia, Isaac Newton formuló unas Ley muy importante para la física: La Ley de la Inercia, que dice: “TODO CUERPO PERMANECE E REPOSO O EN MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME SI NO ACTÚA NINGUNA FUERZA SOBRE ÉL”

LEY DE LA FUERZA, MASA Y ACELERACION O SEGUNDA LEY DE NEWTON Si alguna vez has empujado un carrito de un supermercado, habrás notado que cuando esta vació adquiere una aceleración mucho mayor que cuando esta lleno, aplicando la misma fuerza. Esto se debe a que mientras mayor masa tiene un cuerpo, mayor es su dificultad para moverse y para modificar su velocidad, es decir, su inercia es mayor. Por tanto, la aceleración que adquiere un cuerpo no sólo depende de la fuerza que actúa sobre él, sino también de su masa. Newton fue el primero en descubrir esto y enunció la segunda Ley que dice. “TODO CUERPO ADQUIERE UNA ACELERACION DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA FUERZA QUE ACTÚA SOBRE ÉL E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A SU MASA.”

LEY DE ACCION Y REACCION O TERCERA LEY DE NEWTON Supongamos que, como muestra la fotografía, empujamos una pared; la pared nos empuja con una fuerza igual, pero en sentido contrario. La fuerza ejercida por los brazos del joven se llama acción, y la fuerza que ejerce la pared sobre los brazos, reacción. Todo lo dicho se resume en la Tercera Ley o principio de acción y reacción , que dice: “SI UN CUERPO EJERCE UNA FUERZA (ACCIÓN) SOBREOTRO, ESTE RESPONDE CON OTRA FUERZA DE LA MISMA INTENSIDAD (REACCIÓN), PERO DE SENTIDO CONTRARIO.

U L A V E

N Ó I C A

INVESTIGA 1. ¿Qué elementos del movimiento empleas en el recorrido de tu casa hasta el colegio? 2. ¿Qué instrumentos utilizas para determinar el tiempo que empleas en el recorrido desde tu casa hasta a la ciudad de Barranca?

¡HASTA PRONTO ! AMIGUITOS