Cinematica De La Particula

2009

Física: Tema II

Cinemática de la Partícula

Pedro Félix email: Este es el segundo trabajo practico de la materia Introducción a la Física 014, de la Universidad Autónoma de Santo Domingo [Centro Regional Nagua-CURNA]. Profesor: Félix Martínez. Puedes descargar este material (gratis/buscar en grupo: Espartaco) en PDFCOKE.COM

[email protected] Mat: 95-5710

14/03/2009

Tema II Cinemática de la Partícula

TEMA II:

Cinética de la Partícula

1) ¿Qué es Mecánica?, Su clasificación: Es la rama de la física que se ocupa del movimiento de los objetos y de su respuesta a las fuerzas. Clasificación: Mecánica clásica; Mecánica cuántica; Mecánica relativista; Teoría cuántica de campos 2) Defina Cinemática. Cinemática: se ocupa de la descripción del movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta sus causas. 3) ¿Qué es una partícula? ¿Móvil? Partícula: Parte pequeña de materia, que se considera que no puede descomponerse en otras más simples; p. ej., el electrón. Móvil: se entiende por móvil al objeto en movimiento del que se quiere estudiar su trayectoria o las fuerzas que intervienen sobre él. 4) ¿Qué es un sistema de Referencia? Dibuje uno. Un sistema de referencia o marco de referencia es un conjunto de convenciones usadas por un observador para poder medir la posición y otras magnitudes físicas de un objeto o sistema físico en el tiempo y el espacio.

5) Defina Vector Posición. Represente gráficamente. Es la distancia que hay desde el origen al punto donde esta ubicado, ejemplo: Un sistema de referencia o marco de referencia es un conjunto de convenciones usadas por un observador para poder medir la posición y otras magnitudes físicas de un objeto o sistema físico en el tiempo y el espacio. 6) ¿Qué es un Vector Desplazamiento? Y Unidades de medidas. Es el vector que define la posición de un punto o partícula en relación a un origen o con respecto a una posición previa. El vector se extiende desde el punto de referencia hasta la posición actual. Unidad de medida: es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud física. En general, una unidad de medida toma su valor a partir de un patrón o de una composición de otras unidades

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Tema II Cinemática de la Partícula definidas previamente. Las primeras se conocen como unidades básicas o de base (o, no muy correctamente, fundamentales), mientras que las segundas se llaman unidades derivadas. Unidades de medidas: M/s; Km/h; Milla/h 7) Indique formulas para hallar el desplazamiento. Busque ejemplos.

Ejemplo: Una persona se pasea en línea recta en una pieza de 3 m entre ambas paredes. Después de dar 10 vueltas completas, retorna a su silla donde se encontraba sentada inicialmente. ¿Qué distancia recorrió? ¿Cuál fue su desplazamiento? Como la posición inicial y final es la misma, el desplazamiento es nulo: La distancia recorrida es la suma de sus idas y vueltas dentro de la pieza, por lo tanto es: Distancia = Obviamente

, pero la distancia recorrida claramente es 60 metros.

8) ¿A qué llamamos distancia o espacio? De ejemplo. La distancia es una magnitud escalar que mide la relación de lejanía entre dos puntos o cuerpos. Seguramente habrás observado que si el final del recorrido coincide con el inicio, el desplazamiento es cero. Cuando Alex Crivillé da una vuelta completa al circuito de Jerez recorre una distancia de 4.423,101 m, pero su desplazamiento es cero.

9) Diferencia entre distancia y desplazamiento. De ejemplo. En el lenguaje ordinario los términos distancia y desplazamiento se utilizan como sinónimos, aunque en realidad tienen un significado diferente. La distancia recorrida por un móvil es la longitud de su trayectoria y se trata de una magnitud escalar. En cambio el desplazamiento efectuado es una magnitud vectorial. El vector que representa al desplazamiento tiene su origen en la posición inicial, su extremo en la posición final y su módulo es la distancia en línea recta entre la posición inicial y la final.

10) Defina Vector Velocidad. Diga formula y unidad de medida. De ejemplo. La velocidad es una magnitud vectorial que relaciona el cambio de posición (o desplazamiento) con el tiempo. Formula: V=d/t Unidades: Tanto la rapidez como la velocidad se calculan dividiendo una longitud entre un tiempo, sus unidades también serán el cociente entre unidades de longitud y unidades de tiempo. Por ejemplo: • m/s • cm/año • km/h En el Sistema Internacional, la unidad para la rapidez media es el m/s (metro por segundo).

11) ¿A qué se llama celeridad (rapidez)?

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Tema II Cinemática de la Partícula Es la variación de la posición con el tiempo. Nos indica si el móvil se mueve, es decir, si varía su posición a medida que varía el tiempo.

12) ¿Cómo se determina la velocidad media (Vm o ∆V)? La velocidad media o velocidad promedio informa sobre la velocidad en un intervalo dado. Se calcula dividiendo el desplazamiento (Δx) por el tiempo transcurrido (Δt):

Por ejemplo, si un objeto ha recorrido una distancia de 1 metro en un lapso de 31,63 segundos, el módulo de su velocidad media es:

13) ¿Qué es velocidad instantánea? Permite conocer la velocidad de un móvil que se desplaza sobre una trayectoria, cuando el lapso de tiempo es infinitamente pequeño, siendo entonces el espacio recorrido también muy pequeño, representando un punto de la trayectoria. Se define como el límite de la velocidad media cuando el intervalo de tiempo tiende a cero.

14) Defina Vector aceleración. Formulas y sus unidades de medidas. Aceleración es la variación de la velocidad en la unidad de tiempo. Se define como aceleración a la magnitud vectorial que nos indica el ritmo o tasa con que aumenta o disminuye la velocidad de un móvil en función del tiempo. Sus dimensiones son: longitud/tiempo² y como unidades, según el sistema internacional, se utiliza el m/s². Formula: a=v/t

15) ¿Cuándo un cuerpo esta en movimiento? Un cuerpo se mueve si cambia su posición respecto al sistema de referencia, en caso contrario decimos que está en reposo.

16) ¿Qué es trayectoria? Tipos. Es la línea formada por las sucesivas posiciones por las que pasa un móvil. Tipos: Líneas rectas; Líneas curvas planas; Líneas curvas no planas.

17) Clasifique los movimientos de acuerdo a la trayectoria y a su aceleración. Según la Trayectoria: Lineales, Angulares y combinados:



Lineales: Cualquier punto del cuerpo, a lo largo de su desplazamiento describe en su trayectoria una línea recta, paralela con la que describe cualquier otro punto del mismo cuerpo.



Angulares: Cualquier punto del cuerpo, a lo largo de su desplazamiento describe un ángulo en su trayectoria, paralelo y del mismo valor con el que describe cualquier otro punto del mismo cuerpo

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Combinados: Describe movimientos que no son lineales ni angulares propiamente porque mezclan en diferente medida desplazamientos lineales y angulares.

Según la aceleración: Uniformes, uniformemente acelerados, variablemente acelerados, uniformemente desacelerados y variablemente.

   

Uniforme: caída libre una vez la resistencia del aire se iguala a la fuerza del peso



Variablemente desacelerado: el frenado de un ciclista al llegar a la meta.

Uniformemente acelerado: el inicio de una caída. Variablemente acelerado: el inicio de una carrera de velocidad. Uniformemente desacelerado: en el saque de tenis, el recorrido que hace la pelota al lanzarla hacia arriba, hasta que llega a su punto más alto.

18) Diga las características del movimiento rectilíneo uniforme (MRU)? Formulas. Este movimiento se caracteriza porque su trayectoria es una línea recta y el módulo, la dirección y el sentido de la velocidad permanecen constantes en el tiempo. En consecuencia, no existe aceleración, ya que la aceleración tangencial es nula, puesto que el módulo de la velocidad es constante, y la aceleración normal es nula porque la dirección de la velocidad es constante. La ecuación de la posición para un móvil que se desplaza con un movimiento rectilíneo y uniforme con una velocidad v es: x = x0 + v·t, donde x0 es la posición del móvil en el instante inicial. Por tanto, el móvil recorre espacios iguales en tiempos iguales.

19) Como es la velocidad en el MRU y su aceleración? La velocidad es constante y la aceleración es nula.

=, - .→ = ·

20) Como son los gráficos d=f(t), v=f(t), a=f(t) en el Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU).

d=f(t) v=f(t) a=f(t) 21) ¿Qué representa la pendiente del grafico d=f(t)? Una línea recta ascendente.

22) ¿Qué representa el área debajo del grafico v=f(t)? Que el móvil esta cambiando de dirección.

23) Cuando el movimiento es Rectilíneo Uniforme Variado (MRUV)? Formulas a usar. [Pedro Félix / [email protected]]

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Tema II Cinemática de la Partícula Es el movimiento de un cuerpo cuya velocidad (instantánea) experimenta aumentos o disminuciones iguales en tiempos iguales cualesquiera y si además la trayectoria es una línea recta. Es el movimiento de un cuerpo que recorre espacios diferentes en tiempos iguales. Por tanto, unas veces se mueve más rápidamente y posiblemente otras veces va más despacio. En este caso se llama velocidad media (v ) al cociente que resulta de dividir la distancia recorrida (e) entre el tiempo empleado en recorrerla (t): Donde v0 es la velocidad del móvil en el instante inicial. Por tanto, la velocidad aumenta cantidades iguales en tiempos iguales. La ecuación de la posición es: Si al observar el móvil por primera vez se encontraba en reposo, la velocidad inicial es nula, y las fórmulas del m.r.u.v. se reducen a: Que deberán emplearse cuando no haya velocidad inicial.

24) Cuando el MRUV es acelerado? Como son sus gráficos d=f(t), V=f(t)), a=f(t). Aquel en que la velocidad aumenta proporcionalmente al tiempo transcurrido. La aceleración en el movimiento uniformemente variado es la variación que experimenta la velocidad en la unidad de tiempo. Se considera positiva en el movimiento acelerado y negativa en el retardado.  En el caso del movimiento uniformemente acelerado el gráfico aceleración-tiempo es una línea recta horizontal sobre el eje de las abscisas.

25) ¿Cuándo el MRUV es Retardado? Como son sus gráficos d=f(t), V=f(t), a=f(t). 

Cuando la velocidad disminuye con el tiempo. En el caso del movimiento uniformemente retardado el gráfico aceleración-tiempo es una línea recta horizontal debajo del eje de las abscisas.

26) ¿Qué es un Movimiento de Caída Libre? La caída libre es la trayectoria que sigue un cuerpo bajo la acción de un campo gravitatorio [fuerza de la gravedad] exclusivamente.

27) ¿Cómo se llama la aceleración en Caída libre? ¿Cuánto vale? Se llama aceleración de la gravedad y vale: 9,83 m/s2

28) Diga las formulas a usar en Caída Libre. 



para determinar el valor de la aceleración con que

Para el tiro

caen:

vertical:

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29) Que planteó Galileo para este movimiento? Él Planteo que: “En el vacío, todos los cuerpos caen con movimiento uniformemente acelerado, siendo la aceleración la misma por todos los cuerpos en un mismo lugar de la tierra, independientemente de su forma o de la sustancia que los compone”.

30) ¿Qué característica tienen los movimientos de tiro vertical ascendentes? Formula. Para el tiro vertical, si utilizamos un sistema de referencia dirigido hacia arriba, la aceleración tiene signo negativo y velocidad inicial positiva. 31) ¿Qué características tienen los movimientos de tiro vertical descendente? Formula. En la caída libre, la velocidad es negativa (en aumento) y la aceleración no cambia de signo.

32) ¿Qué plantea caída libre sobre el tiempo de caída libre de los cuerpos? Este va a depender del peso del cuerpo que sea lanzado en caída libre.

33) Describa el movimiento circular uniforme (MCU). Un movimiento circular uniforme es aquél en el que la partícula recorre una trayectoria circular de radio R con celeridad constante, es decir, que la distancia recorrida en cada intervalo de tiempo igual es la misma. Para ese tipo de movimiento el vector de velocidad mantiene su módulo y va variando la dirección siguiendo una trayectoria circular. Formula:

34) Defina, diga sus formulas y unidad de medida de: a) Frecuencia; b) Periodo; c) Desplazamiento angular; d) Desplazamiento Lineal; e) Velocidad angular; f) Velocidad lineal o tangencial; g) Aceleración centrípeta.

 Frecuencia: es una medida para indicar el número de repeticiones de cualquier fenómeno o suceso periódico en la unidad de tiempo.

 Periodo: este término se utiliza para designar el intervalo de tiempo necesario para completar un ciclo repetitivo, o simplemente el espacio de tiempo que dura algo. Es el intervalo de tiempo entre dos puntos equivalentes de una onda u oscilación

 Desplazamiento angular: cantidad de grados que se desplaza un punto que recorre la trayectoria indicada. Ejemplo: una rueda que gira 89 radianes por segundo en 1.7 segundos: d = wt = 89[rad/s] * 1,7[s] = 151.3[rad]

 Desplazamiento Lineal: es el cambio en la posición de un objeto o cuerpo en el espacio, Se refiere a la distancia y dirección que un objeto o cuerpo realiza cuando se traslada desde un punto de referencia. El desplazamiento (lineal) se halla mediante la diferencia de las coordenadas del punto

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Tema II Cinemática de la Partícula en los instantes de comienzo y culminación del movimiento (en un mismo sistema de referencia de la distancia):

 Velocidad angular: es la magnitud medida por el cociente entre el descrito por el radio vector y el tiempo empleado en describirlo.

ángulo R ∅ R

θ ω= t

 Velocidad lineal ó tangencial: se representa mediante un vector que es perpendicular al plano de la circunferencia que describe la partícula.

 Aceleración centrípeta: Esta aceleración tiene la dirección del radio apuntando siempre hacia el centro de la circunferencia, razón por la cual también se llama Aceleración Radial

v2 F = ma ⊥= m R

35) ¿Cómo son la velocidad tangencial y la aceleración centrípeta en el MCU? ¿Qué ángulo forman? Su sentido es el mismo de avance de un tirabuzón, cuando gira en el mismo sentido que tiene el móvil o la partícula.

36) ¿Qué es un lanzamiento horizontal o tiro parabólico? Características. Se denomina tiro parabólico, en general, a aquellos movimientos que suceden de forma dimensional sobre la superficie de la tierra.

37) ¿Cuáles movimientos lo componen? Los tipos de movimiento que componen un tiro parabólico son el Horizontal y el Vertical. El vertical tiene dos sentidos dependiendo de la etapa en que se encuentre, hacia arriba o hacia abajo mientras que el horizontal siempre es hacia adelante.

La combinación es

la f(x) que es una ecuación de segundo grado.

38) Formulas a usar. Para este tipo de móviles el movimiento se descompone en sus componentes2 x e y. El movimiento en x no sufre aceleración, y por tanto sus ecuaciones serán:

Pero en cambio en el eje y se deja sentir la fuerza de la gravedad, supuesta constante3 y por tanto sus ecuaciones serán:

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Bibliografía  Wikipedia.com  Enciclopedia © Encarta 2004 Microsoft Corporation  Monografias.com  Google.com  Yahoo.com  EducaBolivia  Fisca I: Luis Rodríguez Valencia  Física General: Ignacio Martín Bragado [email protected]

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