Manual De Actividades Del Aprendizaje

C E C Y T E J

MANUAL DE ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE PARA FÍSICA I

Alma Rocio Suárez Escobedo Plantel No. 2 Tlaquepaque Febrero 2006

I N D I C E INTRODUCCIÓN TEMARIO CONCEPTOS INTRODUCTORIOS Ubicación de materia Relación interdisciplinaria Sistemas Físicos, Metodología Científica y Conocimiento Científico Empujando un barco

Las mediciones en todo el mundo

MECANICA Fuerza

La patineta de Tere

Fricción

Las cuatro caras de un bloque Ejercicios sencillos sin fricción Ejercicios sencillos con fricción

Equilibrio. Fuerza Gravitacional. Masa. Peso. Impulso y Cantidad de Movimiento Popote en equilibrio

El peso de un extraterrestre ¿Cómo puedo mover mi barco sin motor?

Inercia. Aceleración

Lanzando proyectiles con una pinza de ropa Chocas al frenar o no frenar ¿Por qué los astronautas no despegan de pie dentro de las naves?

Tipos de movimiento (MRU, MRUA, MUC, MUCA Y MAS)

Energía Mecánica. Energía Cinética y Potencial. Interconversiones de Ec y Ep

Energía Cinética de una campana vs. Su Energía Potencial Trabajo mecánico. Potencia ESTADOS DE LA MATERIA Sólidos. Ley de Hooke. Módulo de Young La elasticidad del acero Manual de Física I. Elaborado por A. Rocio Suárez Escobedo Plantel No. 2 Tlaquepaque Febrero 2006

4 6 7 7 7 8 8 9 10 10 10 12 12 14 14 15 15 16 18 19 19 19 2 0 21 21 2 2 2 3 2 4 2 4 2 2

Práctica demostrativa Tabla de módulos de Young y usos

Líquidos Mapa conceptual de propiedades de los fluidos Los países más poblados

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4 2 4 2 5 2 6 2 6 2 6

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Principio de Pascal Una pequeña prensa hidráulica

Principio de Arquímedes El milagro de disminuir tu peso en cuestión de segundos

Principio de Bernoulli Desafío a la gravedad ¡Ahora probemos el Principio de Bernoulli! Construyamos un ala

Principio de Torricelli El mar de aire

MOVIMIENTO ONDULATORIO Ondas mecánicas longitudinales y transversales Sonido. Ondas sonoras. Fuentes sonoras. Características del sonido. Velocidad del sonido

Afinando la guitarra

Efecto Doppler Los efectos del sonido en movimiento

BIBLIOGRAFÍA

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2 8 2 8 2 8 2 8 2 9 2 9 2 9 2 9 3 0 3 0 31 31 3 2 3 2 3 4 3 4 3 5

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INTRODUCCIÓN El presente trabajo está dedicado a los jóvenes estudiantes del Bachillerato Tecnológico del CECyTEJ en el afán de despertar en ellos el interés por conocer y entender el comportamiento de los fenómenos más sencillos que a diario observa en su entorno. La mayoría de sus actividades son de tipo lúdico, aprender jugando es la manera más divertida de adquirir conocimientos.

Juega y aprende, y aprende jugando A continuación se presentan los lineamientos de la asignatura establecidos por la Subsecretaria de Educación e Investigación Tecnológicas. SEP

Propósitos de la asignatura de Física I Que el estudiante:

 Comprenda y analice la importancia del estudio de la Física y su relación con el entorno, mediante la participación en secuencias didácticas en el aula y el desarrollo de actividades fuera de ella.

 Construya conceptos propios de la disciplina, tales como: movimiento, fuerza, masa y propiedades de la materia para que los vincule con el desarrollo tecnológico.

 Adquiera habilidades procedimentales que le permitan plantear y solucionar problemas, propiciando con ello la construcción del pensamiento categorial que conlleve a su aplicación en otras áreas del conocimiento. En esta asignatura no se consideró el tema de “herramientas matemáticas” que se incluía en el primer curso del programa anterior, debido a la mayor experiencia de los alumnos al haber cursado tres semestres previos. Además, se incluyen conceptos relacionados con fuerza gravitacional, impulso, masa, cantidad de movimiento, energía, propiedades de los sólidos y de los líquidos, que antes se estudiaban en Física II. Esto se debe a la estrecha relación que se tiene con los conceptos básicos de la Física I, los cuales se engloban en tipos de movimiento mecánico. En la Física I también se contemplan las ondas mecánicas y el sonido debido a que en esta asignatura se estudian los diversos conceptos de movimiento. Cabe mencionar que todo el proceso de medición se manejará como un eje transversal, es decir, durante todo el contenido temático de la materia, Dado que todos los fenómenos estudiados por la Física son susceptibles de ser medidos. Manual de Física I. Elaborado por A. Rocio Suárez Escobedo Plantel No. 2 Tlaquepaque Febrero 2006

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Estrategia metodológica Actualmente, nuestros alumnos desarrollan habilidades para resolver ejercicios y problemas irreales, carentes de imaginación y de nula aplicación práctica, lo cual no los motiva a aprender. Uno de los ejes fundamentales de esta reforma es el docente, quien -como puede apreciarse- habrá de dar vida a estos programas. Los contenidos son los mismos, lo que ha cambiado es su distribución y la forma en que tendrán que abordarse, a fin de que el alumno los comprenda y los aplique en la vida diaria. Esto es así porque requerimos formar mejores personas fomentando la creatividad, el espíritu de participación y colaboración, así como el desarrollo de capacidades de razonamiento. Con la experiencia que tenemos como profesores de la materia de Física, es necesario sugerir algunos temas integradores que nos permitan abordar diversos conceptos relacionados en forma interdisciplinaria y multidisciplinaria que serán planeados en espacios intersemestrales en academias en todos los cursos de Física. Dentro de la estrategia metodológica, estamos promoviendo la selección de temas integradores que nos permitan tratar, en forma simultánea, diversos conceptos involucrados; plantear la solución de algunos problemas de aplicación en la realidad, así como proponer la construcción de algunos prototipos que sirvan de modelos prácticos para plantear, analizar y solucionar problemas cotidianos. La presentación de un mapa conceptual nos permite visualizar en forma gráfica, la interrelación que existe entre ellos de tal forma que como maestros podamos construir varias rutas para abordarlos, en donde la creatividad que poseemos para proponerlos nos permita lograr aprendizajes significativos acordes con los intereses de los alumnos y los propósitos de aprendizaje propuestos por la asignatura. Todo esto posibilita la flexibilidad de los programas, ya que se pueden proponer diversas secuencias didácticas, distintos temas integradores, así como diferentes planteamientos y soluciones a los problemas, a partir del mundo cotidiano y contextual del estudiante. Los estudiantes, mediante la observación de los fenómenos que suceden a su alrededor, desarrollan la capacidad de construir explicaciones que involucren los conceptos de un lenguaje científico y de utilizar un lenguaje formal matemático que los induzca a construir ciertos modelos simples.

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TEMARIO: CONCEPTOS INTRODUCTORIOS Ubicación de la materia, relación interdisciplinaria, fenómenos naturales, tecnología y sociedad, sistemas físicos, metodología científica y conocimiento científico

MECÁNICA FUERZA Fricción. Equilibrio. Fuerza gravitacional. Impulso. MASA Inercia. Peso. Aceleración. Cantidad de movimiento. TIPO DE MOVIMIENTO Movimiento Rectilíneo Uniforme. Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado. Movimiento Circular Uniforme. Movimiento Circular Uniformemente Acelerado. Movimiento Armónico Simple. ENERGÍA MECÁNICA Energía cinética. Energía potencial. Interconversiones de energía cinética y energía potencial.Trabajo mecánico. Potencia. ESTADOS DE LA MATERIA SÓLIDOS Ley de Hooke. Módulo de Young. LÍQUIDOS Propiedades de los fluidos. Principios de Pascal. Principio de Arquímedes. Principio de Bernoulli. Principio de Torricelli. MOVIMIENTO ONDULATORIO

ONDAS MECÁNICAS Longitudinales. Transversales. SONIDO Ondas sonoras. Fuentes sonoras. Características del sonido. Velocidad del sonido. Efecto Doppler.

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CONCEPTOS INTRODUCTORIOS UBICACIÓN DE LA MATERIA, RELACIÓN INTERDISCIPLINARIA, FENÓMENOS NATURALES, TECNOLOGÍA Y SOCIEDAD,

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SISTEMAS FÍSICOS, METODOLOGÍA CIENTÍFICA Y CONOCIMIENTO CIENTÍFICO Para estudiar un fenómeno físico debe ser contemplado con un enfoque científico, y para ello debemos aislarlo de todo lo que le circunscribe. El estudiarlo de esta manera se le conoce con el nombre de “estudio de un sistema físico”. Un sistema físico puede ser el comportamiento de una liga, una polea, un disco de esmeril, una esfera en movimiento, el choque de dos canicas, etc. La intención de estudiar un sistema físico es comprender el porqué del comportamiento de las variables, es decir, una variable depende del comportamiento de otra; como el calentar agua, la temperatura dependerá de otras variables como: la cantidad de agua, el tamaño del recipiente, la intensidad de la flama, el tiempo de calentamiento, etc.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL DEL COMPORTAMIENTO DE UN SISTEMA FÍSICO EMPUJANDO UN BARCO 1) Dibuja y recorta tres triángulos de 2½ cm. de altura aproximadamente. Uno debe ser agudo, otro equilátero y el tercero obtuso como se aprecia en el dibujo:

2.5 cm.

2.5 cm.

2.5 cm.

2) Corta una pequeña ranura al centro de la base de cada uno de los barcos 3) Coloca un poco de agua en una charola rectangular 4) Deposita los tres barquitos de papel sobre la superficie de agua en la orilla de la charola 5) Humedece las puntas de tres palillos con agua y después con jabón líquido para trastes 6) Tres voluntarios tocarán el agua dentro de la ranura con la punta del palillo al mismo tiempo 7) Observa el movimiento de los barcos ¿Cuál avanzó más rápido? ¿Cuál avanzó más lento? ¿Cuáles son las variables que provocaron las diferencias en el avance? ¿Cuáles fueron las constantes que, obviamente no intervinieron en la rapidez del desplazamiento? ¿Si colocaras un barquito de plástico pertenecería al sistema físico? ¿Por qué? Las comparaciones en un sistema físico además de ser cualitativas, deben ser cuantitativas (mediciones). Este tipo de comparaciones se emplea en Física. Para que la medición sea precisa, el instrumento de medición tendrá que funcionar perfectamente. Una comparación confiable será objetiva. Un sistema físico se representa experimentalmente por medio de la construcción de modelos. Este método experimental nos permite en Física la posibilidad de hacer predicciones. Un modelo nos permite representar de manera simple una situación real; como en el caso de los barquitos de papel, nos representa el comportamiento de los barcos, cuya proa termina en punta para permitir que se mueva fácilmente sobre el agua. Mientras menos combustible se necesite para mover los barcos, menos contaminación se provoca al medio ambiente. Manual de Física I. Elaborado por A. Rocio Suárez Escobedo Plantel No. 2 Tlaquepaque Febrero 2006

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LAS MEDICIONES EN TODO EL MUNDO A pesar de la enorme variedad de cosas que podemos medir, todas las mediciones se pueden reducir a tres: longitud, masa y tiempo. Antiguamente existían cientos de unidades diferentes, otras tenían el mismo nombre. En 1970, durante la Revolución Francesa el estadista Talleryrand propuso una nueva medida patrón para todo el país. La longitud patrón, el metro, se debía basar en una “cantidad natural invariable”. Las unidades de volumen y masa se podrían derivar directamente del metro. Todas las subdivisiones se basarían en el sistema decimal para facilitar al máximo los cálculos. La longitud del Polo Norte al Ecuador –del meridano que pasa por París-. Definida como una diezmillonésima de esta distancia, la unidad de medida, el metro se marcó en una barra de platino. En 1875 el sistema métrico pasó a ser internacional, se mandaron duplicados de la barra del metro a más de 30 países. Actualmente a pesar de que aún se utilizan las unidades inglesas (pie y libra), casi todos los científicos se basan en el sistema métrico para realizar sus cálculos. A partir de 1934, el metro se define como la distancia recorrida por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299 792 458 segundos. El kilogramo fue definido al principio como la masa de un cubo de agua de 10 cm. de lado. El kilogramo internacional, versión moderna del cubo de piedra antigua, se guarda en el vacío bajo tres campanas de vidrio, para protegerlo de la corrosión y abrasión y está hecho al igual que sus duplicados, de metal para asegurar su durabilidad. El tiempo siempre ha desconcertado al hombre. Es algo escurridizo que no se puede comparar directamente con algún objeto material. El único hecho real del paso del tiempo es el cambio. Los cambios regulares más evidentes son los ciclos del Sol y de la Luna, con los que el hombre ha medido el tiempo desde hace miles de años. Hoy nosotros medimos el tiempo en segundos, minutos, horas, días, meses, años, etcétera. Como tú sabes: • 60 segundos son un minuto. • 60 minutos son una hora. • 24 horas son un día. • 30 ó 31 días son un mes. Febrero es una excepción porque tiene 28 días y, cada cuatro años, tiene 29 días. • 12 meses son un año. Todas estas mediciones están relacionadas con el movimiento del planeta Tierra alrededor del Sol. Fue la estandarización en las mediciones lo que hizo posible actualmente la producción masiva. Las piezas intercambiables de aparatos modernos como la televisión, el automóvil, teléfonos celulares, etc., han obligado a los industriales a fabricar con especificaciones exactas. Debido a esto, toda nuestra tecnología moderna depende de patrones de medida e instrumentos precisos. Manual de Física I. Elaborado por A. Rocio Suárez Escobedo Plantel No. 2 Tlaquepaque Febrero 2006

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Entrega por escrito tus reflexiones personales acerca de la importancia de la mediciones en la vida moderna Como actividad opcional se puede solicitar a los alumnos la elaboración de un glosario de términos utilizados en la Física para que se familiaricen con el lenguaje científico.

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MECÁNICA FUERZA LA PATINETA DE TERE

1.Tere es una jovencita muy inquieta, le gusta jugar con patineta a pesar de que a sus papás no les agrada esa afición. Todos

los sábados se reúne con sus amigos en el parque. Durante el trayecto en transporte colectivo observa como el velocímetro se mueve al acelerar o frenar el autobús. Al llegar al parque le comenta a su amigo Efraín el motivo del cambio de velocidad. Efraín, que es muy buen estudiante de Física le explica que existen varios factores que intervienen en esos cambios de velocidad y que fueron explicados en la segunda ley de Newton. Te lo voy a mostrar con las patinetas. Efraín coloca su patineta y la de Tere sobre el pavimento, que son exactamente iguales, excepto en el color. Empuja ligeramente la patineta de Tere y enseguida empuja la suya con mayor intensidad pero en un lapso de tiempo igual. -¿Qué piensas que observan Tere y Efraín? ( ) a) Las patinetas cambian su velocidad de la misma manera, porque son iguales.

b) c) d) e)

La patineta de Tere adquiere un mayor cambio de velocidad. La patineta de Efraín logra un mayor cambio de velocidad. Ambas tienen una velocidad constante. La patineta de Efraín se mueve con una velocidad constante mayor que la de Tere

2.Después Efraín toma nuevamente las patinetas y sobre la de Tere coloca su mochila. A ambas les da ahora un empujón con la misma intensidad y durante el mismo tiempo aproximadamente.

-¿Qué piensas que observan Tere y Efraín? ( ) a) Las patinetas cambian su velocidad de la misma manera, dado que son iguales. b) La patineta de Tere adquiere mayor cambio de velocidad. c) La patineta de Efraín logra mayor cambio de velocidad. d) Ambas adquieren una velocidad constante. e) La patineta de Efraín se mueve con una velocidad constante mayor que la de Tere.

3.Finalmente

Efraín quita la mochila de la patineta de Tere, y empuja ambas con la misma intensidad, solo que sobre la patineta de ella mantiene aplicada la fuerza durante más tiempo que sobre la de él. -¿Qué piensas que observan Tere y Efraín? ( )

a) b) c) d)

Las patinetas cambian su velocidad de la misma manera, pues son iguales. La patineta de Tere adquiere un mayor cambio de velocidad. La patineta de Efraín logra un mayor cambio de velocidad. Ambas adquieren una velocidad constante.

e)

La patineta de Efraín se mueve con una velocidad constante mayor que la de Tere.

4. a) b) c)

¿De qué factores depende el cambio de velocidad? ______________________ ______________________ ______________________ En la situación 2 Tere y Efraín observaron que al tener más masa en el móvil se tiene ________________ cambio de velocidad. Así, entre el cambio de velocidad y la masa existe una relación __________________ En la situación _________ Tere y Efraín observaron que al aplicar menos fuerza se tiene ____________________ cambio de velocidad. Así, entre el cambio de velocidad y la fuerza aplicada se tiene una relación _____________ En la situación _________ Tere y Efraín observaron que al dar __________ tiempo para aplicar la fuerza se tiene más ____________. Así, entre _________ y ______________ se tiene una relación directa.

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Tere y Efraín comentan con el resto de sus amigos fanáticos de las patinetas lo que han observado, así como sus conclusiones acerca de los factores que intervienen en las velocidades de sus vehículos. Todos motivados por sus observaciones deciden cuantificar sus observaciones y establecieron que: Velocidad final – Velocidad inicial = Fuerza aplicada por tiempo / masa del cuerpo Este enunciado se puede representar por medio de literales como sigue:

V f – Vi = F • t / m Escribe a continuación a que magnitud corresponden las literales, cuáles son sus unidades en el Sistema Internacional y con qué instrumento se mide cada una de ellas. Literal Vf Vi F t m

Magnitud

Unidad

Instrumento con que se mide

Un newton es la fuerza que al aplicarse a un objeto de 1 kg de _______ produce un cambio de velocidad de _____________ por cada segundo. Una dina es la fuerza que al aplicarse a un objeto de 1 g de _______ produce un cambio de velocidad de _____________ por cada segundo.

FRICCIÓN LAS CUATRO CARAS DE UN BLOQUE Forra cada una de las cuatro caras de un bloque de madera con distinto material que puede ser: franela, esponja, formaica y lija. Inserta un clavo en cada una de las otras dos caras y ata una liga a cada clavo. Coloca el bloque sobre la masa apoyado en cualquiera de las cuatro caras forradas y jálalo manteniéndolo en movimiento. Observa que la liga se estira indicando que tan grande es el tirón que se aplica; si el estiramiento es invariable nos indica que el jalón (fuerza) es constante.

→ Para comprobar el estiramiento utiliza otro bloque de las mismas dimensiones y con las cuatro caras forradas igual que el anterior.

→

→

Compara los estiramientos de las ligas. ¿Cómo son los jalones que se aplican ambos bloques? ¿Uno es más largo que otro o más corto? Explícalo. ________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ Ahora mantén un bloque con la superficie de esponja sobre la mesa y compara los alargamientos de las ligas cuando el otro bloque cambia su superficie de contacto por cualquiera de las otras tres caras forradas, respectivamente y observa si los jalones requeridos son mayores o menores para mantener el movimiento. En las actividades anteriores observaste que el jalón que se aplicó es menor cuando las superficies de contacto son más lisas, pues la fricción entre ellas disminuyó.

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Considerando que la fuerza de fricción (o rozamiento) se opone siempre a la tendencia del movimiento de los cuerpos sobre una superficie, se debe, entre otras causas a la existencia de pequeñas irregularidades en las superficies que están en contacto. ¿Qué pasará si disminuyes más la fricción hasta hacerla casi despreciable? _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ ¿Se requerirá el jalón continuo para mantener el movimiento? _______________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ Como ya se observó en la actividad anterior, los jalones continuos son menores cuando la fricción disminuye. Utiliza ahora una tapa metálica lisa de las que emplean los botes de leche y colócala sobre una superficie horizontal; amarra una liga y compara el jalón continuo para mantener el movimiento, primero sobre una superficie de esponja, luego sobre madera y por último sobre vidrio o formaica.

→ ¿Observas que el jalón continuo es menor cuando la tapa se mueve sobre la superficie más lisa?

EXPLICACIÓN TEÓRICA INTEGRADORA

 Un cuerpo en movimiento rectilíneo que cambia su velocidad se debe a la acción de una fuerza neta diferente a cero que actúa sobre el cuerpo.

El cambio de velocidad es proporcionalmente directo a la fuerza, si el tiempo y la masa permanecen constantes



 El cambio de velocidad es proporcionalmente directo al tiempo de aplicación cuando la fuerza y la masa permanecen constantes.

 El cambio de velocidad es inversamente proporcional a la masa del cuerpo cuando el tiempo y la fuerza permanecen constantes.

Se define la unidad de fuerza que es el Newton y como tomar en cuenta la fricción cinética al trabajar con la Segunda Ley de Newton



 Por tanto, la

Segunda Ley de Newton se refiere a los cambios en la velocidad de un cuerpo como resultado de recibir una fuerza desequilibrada. También relaciona los cambios de velocidad del cuerpo en función de la masa del mismo, la fuerza y del tiempo de aplicación de ésta. Es importante el hecho de que la fuerza de fricción es mucho mayor antes de iniciar el movimiento (fricción estática) que cuando se está deslizando (fricción cinética). Cuando una fuerza aplicada a un cuerpo rebasa la fuerza de fricción estática se iniciará el movimiento, por lo tanto; “ la fuerza necesaria para comenzar a mover un cuerpo siempre deberá ser mayor que la fuerza de fricción estática”. Por el contrario, la fuerza de fricción cinética es prácticamente constante durante el movimiento de los cuerpos, sin importar la velocidad que lleve.

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De lo anterior surge el concepto de “fuerza neta” que no es más que el término que define la fuerza real que actúa sobre un cuerpo y que se obtiene de restar la fuerza de fricción (estática o cinética) a la fuerza aplicada. Fuerza neta = Fuerza aplicada – fuerza de fricción (estática o cinética) Por lo tanto, es necesario considerarla para los cálculos de velocidad en la fórmula:

Vf – V i = F • t / m

Vf – Vi = Fneta • t / m

EJERCICIOS SENCILLOS SIN FRICCIÓN 1)

2)

3)

4)

Efraín aplicó una fuerza de 2 N durante 3 s a la patineta de Tere. Si la masa de la patineta era de 1.5 kg e inicialmente estaba en reposo, ¿qué velocidad final alcanza? ( ) a) 0.25 m/s b) 6 N c) 4 m/s d) 3.33 m/s e) 4 s Si Efraín hubiera aplicado solo la mitad de la fuerza, ¿qué velocidad hubiera logrado la patineta? ( ) a) 1 N b) 2 s c) 8 m/s d) 2 m/s e) 0.5 m/s Tere puso sobre su patineta dos libros de 500 g cada uno. A continuación Efraín aplicó una fuerza de 1 N durante 3 s y la patineta, que estaba en reposo, aumentó su velocidad. ¿Qué velocidad alcanzó la patineta? ( ) a) 2.4 m/s b) 2.1 m/s c) 2.5 kg d) 3 m/s e) 1.2 m/s

5)

En cada uno de los tres casos anteriores la velocidad

6)

Si en el caso3 la patineta hubiese tenido una

ha aumentado cuando se aplica una fuerza durante 3 s. ¿Qué le sucede a la fuerza en cada uno de los casos? ( ) Nota: Analiza si la magnitud de la fuerza cambia en cada uno de los casos. a) Aumenta b) Disminuye c) No cambia ¿Por qué? ___________________________________________ ___________________________________________ ___________________________________________ velocidad inicial de 2 m/s, ¿cuál sería su velocidad final? ( ) a) 1.2 m/s b) 4.4 m/s c) 3.2 m/s d) 5 m/s e) 4.5 m/s

EJERCICIOS SENCILLOS CON FRICCIÓN

1)

2)

Efraín bloqueó las llantas de la patineta con cinta adhesiva y midió que la fuerza de fricción dinámica era de 3 N. Si ahora aplica una fuerza de 5 N durante 3 s y la patineta de 1.5 kg de masa parte del reposo, ¿qué velocidad alcanza? ( ) a) 4 m/s b) 6 m/s c) 3.33 m/s d) 2 N e) 0.4 m/s Después de calcular esta velocidad, ¿cuál de las dos expresiones te parece más acertada?

a) b)

Vf – Vi = Ft / m Vf – Vi = Fnt / m

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¿Por qué? ___________________________________________ ___________________________________________ ___________________________________________ 3)

a) b) c) d) e)

10 N 4N 6N 7N 2N

¿Qué fuerza será necesario aplicar a la patineta con las llantas bloqueadas del caso anterior para que su velocidad sea de 8 m/s? ( )

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En el cuadro siguiente escribe tres ejemplos donde se presente la fricción estática y tres donde se presente la fricción cinética.

FRICCIÓN ESTÁTICA

FRICCIÓN CINÉTICA.

1.

1.

2.

2.

3.

3.

EQUILIBRIO. FUERZA GRAVITACIONAL. MASA. PESO. IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO. POPOTE EN EQUILIBRIO Para esta actividad necesitas un popote de los que se utilizan para beber líquidos, un alfiler largo (aprox. 3.4 cm.), una tarjeta bibliográfica chica (12.5 cm. x 7.5 cm.), tijeras, dos bloques de madera de igual altura, y que sean menos anchos que largos (puedes utilizar cualquier otro objeto que tenga la misma forma, como libros gruesos, varios cuadernos encimados, etc. Lo importante es que tengan la misma altura y menos anchos que la longitud del popote), una regla graduada, un marcador de punto fino. Mide el popote y coloca una marca en el centro de su longitud. Haz una ranura en cada extremo del popote de 2.5 cm. (1 pulg.) como se observa en la figura. Los cortes deben estar en la misma posición en ambas puntas. Corta la tarjeta exactamente a la mitad (a lo ancho). Inserta cada una de las tarjetas en las ranuras del popote que formen líneas paralelas. Atraviesa el centro del popote con el alfiler de manera que ambos extremos salgan el mismo largo en ambos lados del popote. Coloca los bloques (o libros) sobre la mesa y entre ellos apoya los extremos del alfiler. Mueve las dos partes de la tarjeta; hacia fuera de las ranuras para aumentar su peso o hacia adentro para disminuirlo. Al final del experimento el popote debe quedar paralelo a la mesa.

Resultados: Moviendo las tarjetas hacia fuera o hacia adentro se logra que el popote gire sobre el alfiler, hasta encontrar una posición paralela a la mesa. ¿Por qué? La posición de las dos partes de la tarjeta afecta el equilibrio del popote. Cuanto más se separe del centro una de ellas, mayor será la rotación del popote hacia ese lado. Este mismo principio se experimenta en el sube y baja. El popote queda en equilibrio cuando las dos partes de la tarjeta hacen que el centro de gravedad del conjunto se desplace al punto en que se colocó el alfiler. El centro de gravedad es el punto en que un objeto queda en equilibrio. Las presiones hacia debajo de los dos lados del centro de gravedad son siempre iguales.

Escribe con tus propias palabras cuando se consigue el equilibrio rotacional ¿Cuáles son las fuerzas que intervienen para llegar al equilibrio? Explica que es el centro de gravedad de un cuerpo Investiga como se puede calcular experimentalmente el centro de gravedad Manual de Física I. Elaborado por A. Rocio Suárez Escobedo Plantel No. 2 Tlaquepaque Febrero 2006

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EL PESO DE UN EXTRATERRESTRE Aprovecha la balanza del experimento anterior, ahora necesitas otra ficha bibliográfica, una perforadora, y marcadores de color. Corta la ficha bibliográfica en dos partes. Dibuja un extraterrestre en una de las mitades y recorta su contorno. En la otra mitad de la tarjeta haz perforaciones (vas a utilizar los trocitos). Coloca el extraterrestre sobre uno de los lados de la balanza del experimento anterior y en el otro lado los trocitos de papel suficientes hasta que se restablezca el equilibrio y el popote quede nuevamente paralelo a la mesa.

Resultados: El lado del extraterrestre baja, pero comienza a subir a medida que le agregas los recortes de papel del otro lado. Se colocas recortes de más la balanza se inclinará hacia ese lado. ¿Por qué? El tiro que ejerce la gravedad sobre los objetos se llama peso. Al colocar la figura en el lado de la balanza se aumenta el peso en ese lado. Los recortes puestos en el otro lado comienzan a compensar el peso de tu dibujo. Cuando el total de los recortes iguala el peso del dibujo se restablece el equilibrio. Este equilibrio nos indica que el efecto de la atracción de la gravedad es igual en ambos lados de la balanza.

Investiga el concepto de fuerza gravitacional Explica la diferencia entre masa y peso Calcula el peso tu cuerpo en la Luna sabiendo que en la tierra es de ____ N (___ kg) y que en la Luna la fuerza gravitacional es la sexta parte de la que existe en la Tierra porque la Luna tiene seis veces menos masa que la Tierra. Calcula tu peso en el planeta Marte sabiendo que su masa es 2.7 (casi la tercera parte) menor que en la Tierra. La fuerza con la que son atraídos los cuerpos recibe el nombre de fuerza gravitacional y equivale en la tierra a 9.8 m/seg2 aunque varía de un punto a otro de la tierra entre 9.77 y 9.33. Por ejemplo cerca del Ecuador es menor que en los polos; y al nivel del mar es mayor que en los altiplanos. Así que tu peso será mayor en los Polos que en el Ecuador, y menor en la Ciudad de México que en Puerto Vallarta. La diferencia es muy pequeña y prácticamente todo cuerpo cae a la tierra con la misma aceleración (9.8 m7seg 2). En Júpiter la fuerza gravitatoria será mayor que en la Tierra ya que la masa de Júpiter es mayor que la de la Tierra. Isaac Newton (con ayuda de Robert Hooke) determinó que esa fuerza gravitatoria se ejerce sobre todos los cuerpos y que depende de dos factores muy importantes: la masa de los cuerpos y de la distancia que las separa. Concluyó que la masa es directamente proporcional a la fuerza de atracción y que la distancia por el contrario; a mayor distancia que separe a los cuerpos es menor la atracción. Encontró una relación constante entre esos dos factores y equivale a un valor de

6.67 x 10-11.

Fuerza gravitacional = Constante universal x ambas masas / distancia que las separa al cuadrado

La fórmula matemática de la fuerza de gravitación es: F =G

m1m2 d2

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Completa correctamente el cuadro de unidades para las variables que intervienen en la Ley de la Gravitación Universal: Variable

Unidad MKS

G m

N•m2/kg2

Unidad cgs dina dina•cm2/g2

metro Resuelve el siguiente problema: Calcula y compara la fuerza de atracción que ejercen la Tierra y El Sol sobre la Luna debido a la gravitación, sabiendo que sus masas son 5.98x1021 ton, 1.99x1030 ton y 7.36x1019 ton respectivamente. La Tierra está a 3.85x105 km de la Luna y el Sol se encuentra a 1.50x108 km de la Tierra (se considera en promedio que la Luna y la Tierra se encuentran a la misma distancia del Sol). ¿Cuántas veces es mayor la atracción del Sol sobre la Luna? Nota: Se considera la misma distancia del Sol a la Tierra y de la Luna al Sol. Piensa ¿Por qué?

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¿CÓMO PUEDO MOVER MI BARCO SIN MOTOR?

+

= UUU…. ¿Cómo interviene el aire en el movimiento del velero?

Es muy sencilla la respuesta, el aire produce un impulso sobre las velas de la embarcación provocando su movimiento. Ahora, piensa muy bien, ¿qué tanto movimiento le produce el viento? Depende de la velocidad del viento y del tiempo que actúe sobre el velero. A mayor velocidad del viento, tanto mayor es el movimiento. A mayor tiempo que actúe el viento, tanto mayor es el movimiento. Entonces podemos concluir: Impulso = Fuerza x tiempo La fórmula matemática es la siguiente: I =Fxt

¿Qué tanto se mueve el velero? ¿Qué factores dependen del velero para ponerlo en movimiento? La masa del velero y la velocidad que alcanza. A mayor masa del velero, la cantidad de movimiento será mayor. A mayor velocidad del velero, la cantidad de movimiento será mayor. Ahora podemos concluir: Cantidad de movimiento = masa x velocidad La fórmula matemática es la siguiente: q =mxV

Sabiendo que el impulso provoca una cantidad de movimiento, podemos obtener una nueva relación entre: Impulso = Cantidad de movimiento La fórmula matemática es la siguiente: Fxt =mxV

Completa correctamente el cuadro de unidades para las variables que intervienen en el cálculo de Impulso y Cantidad de Movimiento; Variable I

Unidad

N m m/seg kg•m/seg

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Inercia. Aceleración. LANZANDO PROYECTILES CON UNA PINZA DE ROPA Prepara un experimento como se indica en la figura. Suelta la pinza para dejar las canicas rodar libremente a lo largo de una superficie plana y lisa. Las canicas deben tener masas diferentes.

¿Cuál de las canicas adquiere mayor velocidad? ¿Cuál de ellas recorre mayor distancia? ¿Qué relación existe entre la masa y la velocidad que alcanzan las canicas? ¿Cuál de las canicas tiene mayor inercia? ¿Qué se demuestra en este experimento?

CHOCAS AL FRENAR Y NO FRENAR En la primera ley de Newton estableció que: “Todo cuerpo o materia opone resistencia a ser frenado o acelerado, a menos que una fuerza desbalanceada actúe sobre él” A esta cualidad de los cuerpos se le conoce con el nombre de inercia.

¿Cuál de los dos vehículos se detiene con mayor facilidad si se desplazan a la misma velocidad? ¿Cuál de los dos tiene mayor inercia?

Explica con tus propias palabras el fenómeno de la inercia, así como su relación con la masa de los cuerpos. Explica el fenómeno de la inercia de los objetos que se encuentran sin movimiento.

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POR QUÉ LOS ASTRONAUTAS NO DESPENGAN DE PIE DENTRO DE LAS NAVES ESPACIALES? Es curioso que cuando vamos en un avión no sentimos que vamos viajando a grandes velocidades hasta que el aparato entra en alguna turbulencia, cambia de dirección, disminuye o aumenta su velocidad. En todos los casos mencionados lo que nos obliga a estar alerta es la aceleración o desaceleración que experimenta nuestro cuerpo. Un ejemplo de lo anterior se da cuando vamos en un elevador y de repente bajamos rápidamente, al principio sentimos una sensación de mareo que luego desaparece. Lo que experimentamos por un breve momento en el elevador no es más que el efecto de la caída libre sobre nosotros. La caída libre es el típico caso de un movimiento uniformemente acelerado, de hecho, en la Tierra dicha aceleración tiene un valor de 9.81 m/s2 y se conoce como g. El efecto de las aceleraciones bruscas es aprovechado en los parques de diversiones para brindar a la gente un poco de diversión. Cuando vamos por ejemplo en uno de los carros de la montaña rusa y de repente llegamos a lo alto de una pendiente muy pronunciada, la sensación que tenemos al deslizarnos sobre ella es de alguna manera parecida a la experimentada en el elevador. Una vez más, la aceleración nos hace entrar en un estado de ansiedad. En los viajes espaciales, durante los despegues, los astronautas deben soportar aceleraciones hasta diez veces mayores que la de la gravedad, es decir, aceleraciones de hasta 100 m/s2. En posición de pie, estas aceleraciones no serían soportables tomando en cuenta que se mantienen por algunos minutos, pero en posición perpendicular a la aceleración (acostados) son fácilmente superables. Si un astronauta despegara de pie su sangre se desplazaría predominantemente hacia sus

piernas disminuyendo el flujo sanguíneo hacia el cerebro y el ritmo cardiaco. En estas condiciones tendría un oscurecimiento de la visión y vendría una pérdida del conocimiento. La disposición del ser humano para soportar grandes aceleraciones tiene un límite. Una aceleración demasiado grande o con una duración muy prolongada podría ser fatal. De hecho, el efecto de una aceleración vertical de 20 veces la aceleración de la gravedad (196 m/s2) sobre una persona normal que se encuentre sentada, puede derivar en la fractura de sus vértebras, aunque esa aceleración durara fracciones de segundo. Ciertas personas han desafiado grandes aceleraciones registrando sus hazañas en el Libro de Guiness. En 1958, Eli Beeding Jr. Fue asegurado sobre un “trineo-cohete” disparado sobre un riel hasta alcanzar una velocidad de 117 km/h en tan solo ¡0.04 segundos! Su aceleración expresada en unidades del sistema internacional fue de 812 m/s. Por otro lado, el corredor de autos David Purley sobrevivió a la fantástica desaceleración de -1730 m/s2. El resultado fue 29 fracturas, 3 dislocaciones y 6 paros cardiacos sucesivos. Los habitantes de la isla de Pentecostés, cerca de Australia, tiene un ritual muy peligroso: como prueba de valentía, los hombres se arrojan en caída libre desde una altura de hasta 25 m sujetos de los tobillos por un par de lianas que los frenan tan solo unos cuantos centímetros del suelo. La desaceleración que experimentan los saltadores es escalofriante: 1070 m/s2. Por increíble que parezca, hasta 1974 se conocía tan sólo un caso fatal, que sucedió el 18 de febrero de ese año ante la presencia de la reina Isabel de Inglaterra, cuando las lianas que sujetaban los tobillos del volador se rompieron.

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE DE LA LECTURA ANTERIOR EN UN REPORTE Explica con tus propias palabras que es la aceleración, los tipos de aceleración que existen Las unidades de medición de la aceleración Explica el valor de la aceleración de la gravedad, la caída libre y el movimiento uniformemente acelerado Los efectos de una aceleración exagerada en los seres humanos ¿Cómo se calcula la aceleración de 812 m/s2 a partir de la velocidad alcanzada de 117 km/h en 0.04 segundos? Investiga la fórmula matemática de la aceleración

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TIPOS DE MOVIMIENTO Movimiento Rectilíneo Uniforme. Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado. Movimiento Circular Uniforme. Movimiento Circular Uniformemente Acelerado. Movimiento Armónico Simple. TIPOS DE MOVIMIENTO

MRU

MRUA

MCU

MUCA

MAS

Realiza una investigación documental acerca de los tipos de movimiento que aparecen en el diagrama Escribe las fórmulas matemáticas para cada uno de los diferentes tipos de movimiento Dibuja utilizando caricaturas las características de cada uno de los tipos de movimiento Completa correctamente las unidades de medición para cada tipo de movimiento en la siguiente tabla: MRU

MRUA

Unidades MCU

MUCA

MAS

Velocidad Inicial

Velocidad Final

Velocidad Media

Aceleración

Distancia recorrida

Altura

tiempo

Periodo

Frecuencia

Velocidad angular

Amplitud

elongación

Aceleración angular

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ENERGÍA MECÁNICA Energía cinética. Energía potencial. Interconversiones de energía cinética y energía potencial.

Energía Cinética de una campana vs. su Energía Potencial

Calcula la energía cinética de la campana en lo alto del edificio y en los puntos marcados en el dibujo.

mv 2 Ec = 2

V = 2gh

En la azotea  Piso 3



Calcula la energía potencial de la campana en los puntos marcados en el dibujo.

Ep = mgh

Piso 1  Antes de llegar al piso 

Coloca las soluciones de tus cálculos en la siguiente tabla y compara los resultados

Energía cinética

Energía Potencial

En la azotea En el piso 3 En el piso 1 Un instante antes de llegar al piso

Anota tus conclusiones acerca de los resultados de las Ec y Ep en los diferentes puntos ¿Qué Ley se comprueba al encontrar las relaciones entre Ec y Ep? Investiga la fórmula que relaciona Ec y Ep

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Trabajo mecánico. Potencia.

Si me dan el tiempo suficiente para sacar T cantidad de la misma T =Fxd P= Es muy cansado tratar de agua quet la bomba. Sin desatascar un auto. Por más embargo, jamás podré que aplico una fuerza no igualar su potencia, es produzco ningún entre trabajo, Investiga la relación que existe el ángulo decir, de inclinación y el Trabajo mecánico no puedo sacar puesto que el auto no se está la misma cantidad de moviendo agua al mismo ritmo y Trabajo nulo Investiga el significado de Trabajo positivo, Trabajo negativo

Anota tus conclusiones acerca significado de trabajo mecánico

del

Explica la relación que existe entre tiempo y potencia

Anota las unidades de medición de Trabajo Mecánico y Potencia (en el sistema MKS, cgs), y las unidades de las variables que intervienen en el T y en la P Unidades MKS Trabajo mecánico Potencia

Otras unidades de Potencia

Unidades cgs

Variables que intervienen en el T Unidades Unidades MKS cgs Fuerza Distancia

Variables que intervienen en la P Unidades Unidades MKS cgs Trabajo

tiempo

Distancia Velocidad

Calcula el tiempo en minutos que tarda en llenarse el tinaco de un edificio de 3 pisos que se encuentra en la azotea, cuya capacidad es de 2,500 litros con una bomba de ½ caballo de fuerza

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ESTADOS DE LA MATERIA SÓLIDOS Ley de Hooke. Módulo de Young. LA ELASTICIDAD DEL ACERO Una grúa levanta un contenedor de 2 toneladas de peso sin dificultad. El cable de acero soporta el peso del contenedor sin deformarse. ¿Por qué no se revienta el cable? ¿Crees que el cable sufra algún estiramiento al levantar el contenedor? ¿Por qué? Al bajar el contenedor, ¿el cable recupera su tamaño original o se deforma? ¿Qué sucedería si el cable fuera de otro material? ¿Qué crees que ocurriría al cable, si el contenedor a levantar pesará 4 toneladas? Se formarán equipos de máximo seis personas para contestar los cuestionamientos en un tiempo máximo de 10 minutos. Un integrante del equipo expondrá al grupo en forma verbal sus conclusiones acerca del comportamiento del cabe de la grúa.

Después de escuchar las intervenciones de sus compañeros, se organiza una práctica demostrativa del comportamiento de un elástico (o liga) al colocarle en su extremo inferior objetos de diferentes pesos.

Se obtienen por consenso las conclusiones finales acerca del comportamiento de los materiales. Se entregará en forma individual por escrito, las conclusiones finales a las que se llegó en el grupo. Realizar una investigación documental acerca del comportamiento de los materiales al aplicarles fuerza (estirar o comprimir), los factores que influyen su deformación, los científicos que aportaron conocimientos acerca del tema y sus conclusiones, las fórmulas matemáticas que comprueben el estiramiento o deformación, los materiales elásticos e inelásticos Manual de Física I. Elaborado por A. Rocio Suárez Escobedo Plantel No. 2 Tlaquepaque Febrero 2006

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Observando la siguiente tabla sobre módulos elástico (esfuerzo máximo que soporta determina que material es más resistente fuerza de estiramiento o compresión, y que elevadores.

de Young (o de elasticidad) y límite sin deformarse definitivamente), a la deformación al aplicarle una por lo tanto; se utiliza en grúas y

TABLA DE MÓDULOS DE YOUNG MODULO MATERIAL DE YOUNG (N/m2 =Pascales) Hierro 90x109 Acero 200x109 Latón 90x109 Aluminio 70x109 Concreto 20x109 Tabique 14x109 Mármol 50x109 Granito 45x109 Madera 10x109 Nylon 5x109 Hueso de las extremidades 15x109 Cobre 117x109

LÍMITE ELÁSTICO (N/m2=Pascales) 165x106 250x106 380x106 130x106

159x106

Comprueba matemáticamente si un cable de 2 pulgadas de diámetro será capaz de sostener el teleférico del segundo dibujo, si atraviesa un valle de 75 metros de largo. El carro tiene una masa de tonelada y media y una capacidad de 15 pasajeros (masa aprox. De 70 kg). Recuerda todos los factores que debes considerar: la fuerza que jala hacia abajo, la longitud del cable, el material del cable.

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LÍQUIDOS Propiedades de los fluidos

UNE CORRECTAMENTE CON LINEAS EL MAPA CONCEPTUAL: ESTADOS FÍSICOS DE LA MATERIA SÓLIDO Propiedades

impenetrables Forma definida Sus partículas muy juntas

GASEOSO

FLUÍDOS

LÍQUIDO

Propiedades

Volumen definido Sus partículas no muy juntas Difícil de comprimir

Volumen indefinido Sus partículas muy separadas por lo que se mueven libremente Compresibles Expandibles

impenetrables Forma indefinida

Antes de iniciar el tema de fluidos necesitas realizar una investigación bibliográfica de los siguientes conceptos: Densidad y peso específico Presión Presión atmosférica y manométrica Presión hidrostática Viscosidad Tensión superficial Capilaridad Principio de Pascal Principio de Arquímedes Principio de Bernoulli Principio de Torricelli

LOS PAÍSES MÁS POBLADOS ¿Sabes cuáles son los países más poblados del mundo? Entre ellos se encuentran Bangla Desh, Brasil, China, Egipto, India, Indonesia, México Nigeria y Pakistán. Haz oído acerca de que son los “más densamente poblados”, esto significa que tienen una gran cantidad de habitantes en superficies relativamente pequeñas. Ahora vamos a enfocarnos al lenguaje científico en términos de “densidad”: Varios jóvenes juegan a “¿Adivina de que es?”, el juego consiste en identificar el material del que están hechas tres esferas del mismo tamaño o volumen, una de madera, otra de vidrio y otra de plomo forradas de papel aluminio, para que no sepan de que material son. Lo primero que hicieron Dalia y Silverio para descubrir los materiales de las esferas, fue tomarlas entre sus manos. ¿Tienen la misma masa? ¿Ocupan el mismo volumen? Silverio recuerda que en la Secundaria aprendió la definición de densidad: “La densidad resulta de dividir la masa de un cuerpo entre el volumen que ocupa: Densidad = Masa entre volumen



D=m/V



La densidad se puede expresar enpor gramos / cm3 o Suárez en kilogramos / m3 Manual de Física I. Elaborado A. Rocio Escobedo Plantel No. 2 Tlaquepaque Febrero 2006

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Los jóvenes consiguen una báscula en la tienda de cereales y obtienen la masa de las tres esferas: esfera A = 18 g. esfera B: 4 g. esfera C = 12 g. Enseguida para determinar su volumen colocaron una vasija totalmente llena de agua sobre una charola. Introdujeron la esfera A y cuidadosamente recogieron el agua derramada con una jeringa. Repitieron el procedimiento con las otras dos esferas obteniendo los siguientes valores: A = 1.6 cm3 esfera B= 1.6 cm3 esfera C = 1.6 cm3. Con los datos anteriores calcula densidad de cada esfera. Compara tus resultados con la siguiente tabla obtenida de un libro de Física de Bachillerato. Sustancia Aluminio Plomo acero

Densidad en g / cm3 2.7 11.3 7.8

Densidad en kg / m3 2 700 11 300 7 800

Anota aquí tus cálculos matemáticos: Esfera A

Esfera B

Esfera C

Masa: Volumen: Cálculos: Densidad: Consulta en algún libro de texto de Física para Bachillerato la densidad de por lo menos 10 sustancias (sólidas, líquidas y gaseosas) y coloca los datos en la siguiente tabla ordenándolos de mayor a menor. Sustancia

Densidad en g / cm3

Densidad en kg / m3

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Principio de Pascal UNA PEQUEÑA PRENSA HIDRAÚLICA

Utiliza dos jeringas de diferente diámetro unidas firmemente con una manguera flexible. Llena ambas jeringas con agua mas o menos hasta la mitad de su capacidad. ¿Qué sucede al empujar uno de los émbolos? ¿Necesitas la misma fuerza para empujar cualquiera de los émbolos?

Escribe aquí la fórmula matemática de la prensa hidráulica:

La prensa hidráulica se utiliza para multiplicar una fuerza. Anota ejemplos de prensa hidráulica en los que se aplica el principio de Pascal. Principio de Arquímedes EL MILAGRO DE DISMINUIR TU PESO EN CUESTIÓN DE SEGUNDOS Puedes disminuir tu peso instantáneamente aunque no lo creas. Es muy sencillo, solamente sumérgete en una alberca e intenta levantar a otra persona que pese más o menos 60 kg. ¿Pudiste hacerlo con facilidad? ¿Lo podrás lograr fuera del agua? Esto no es un milagro, sencillamente es un principio elemental de la Física estudiado por Arquímedes. El llamado principio de Arquímedes dice así: “Todo cuerpo sumergido en un líquido sufre un empuje ascendente igual al peso del líquido que desplaza el objeto” Se oye muy complicado, pero lo podemos explicar con el siguiente experimento: Construye una balanza improvisada colocando sobre una base, dos tablas de madera de aproximadamente 25 cm. de largo por 2 cm. de ancho clavadas en su centro formando una cruz vertical. Cuelga en sus extremos horizontales ganchos de alambre para suspender un objeto de igual masa en cada uno de sus extremos. Una vez que se equilibre exactamente con el peso de los dos objetos coloca una vasija con agua debajo de uno de los objetos hasta que se sumerga totalmente el objeto. Observa como se inclina la balanza hacia el otro lado. ¿A qué se debe la inclinación? ¿El cuerpo sumergido pesa menos que el otro?

objeto

objeto

objeto objeto

Realiza una investigación bibliográfica acerca de los diferentes casos entre empuje y peso de los cuerpos que permite que los cuerpos floten, se sumergan totalmente o se hundan hasta el fondo. Dibuja los esquemas que permitan identificar los tres casos de empuje ascendente. Anota tres aplicaciones sobre el principio de Arquímedes en beneficio del ser humano. Manual de Física I. Elaborado por A. Rocio Suárez Escobedo Plantel No. 2 Tlaquepaque Febrero 2006

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Principio de Bernoulli DESAFÍO A LA GRAVEDAD Coloca una esfera de unicel dentro de un embudo conectado a una llave de agua. Sostenla con la mano para que no caiga, abre poco a poco la llave para que comience a caer el agua. Aumenta la velocidad de salida poco a poco. Retira tu mano y observa. ¿Cae la pelota? Explica que fenómeno físico se demuestra.

¡AHORA PROBEMOS EL PRINCIPIO DE BERNOULLI!

Toma una hoja de papel y sujeta un extremo contra tu barbilla, debajo del labio inferior y sopla con fuerza. Observa como la hoja se levanta.

CONSTRUYAMOS UN ALA 1. 2. 3. 4. 5.

Toma un trozo de cartulina de 5 cm por 16 cm, dóblala a 9 cm del extremo. Enrolla la parte más larga (9 cm) con un lápiz. Dobla de tal manera que la parte superior quede curvada y pega los extremos. Pasa un hilo a un tercio de la parte curvada del ala. Sujeta el hilo por ambos extremos y sopla directamente hacia la cartulina. Con un ventilador será más fácil y no perderás tu aliento.

Realiza una investigación bibliográfica sobre el Principio de Bernoulli

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. Principio de Torricelli EL MAR DE AIRE En palabras de Evangelista Torricelli(1608-1647) vivimos en el fondo de un mar de aire. Sobre cada una de nuestras cabezas tenemos aproximadamente 2 toneladas de aire que ejercen una presión de 101300 N/m2. ¿Cómo es posible que no notemos semejante presión? La respuesta es que todo nuestro interior está también a esa misma presión. Si en un momento dado todo el aire de la atmósfera desapareciera de la Tierra, literalmente explotaríamos debido a la presión de nuestro interior que no estaría contrarrestada. Aunque en la superficie de la Tierra todo está sometido a la presión del aire, es posible concebir experiencias que la pongan de manifiesto: Llena un vaso de agua hasta el borde. Pon sobre él una cartulina o una tarjeta postal (si no tienes usa una hoja de papel). Dale la vuelta con cuidado y observa como el agua no se cae. El aire que empuja el papel por debajo, sería capaz de mantener el agua de un vaso de 10 m de altura. Llena un vaso con agua y sumérgelo en un recipiente que contenga agua. Coge el vaso por la parte de abajo y levántalo lentamente hasta que su parte superior casi sobrepase el nivel del agua en el recipiente (como en la figura). Observa como no se vacía. Igual que en la experiencia anterior el aire que empuja la superficie libre del recipiente sería capaz de mantener el agua de un vaso de 10 m de altura Pon una regla en el borde de una mesa de tal manera que asome más o menos la mitad. Cubre con una hoja de periódico la mitad que queda sobre la mesa, Da un golpe seco sobre el trozo de regla que se ve. Observa como no se cae. La fuerza que ejerce el aire sobre la hoja de periódico lo impide. Para darte una idea de cómo funcionan las alas de un avión para mantenerlo en equilibrio, sopla con fuerza por encima de una tira de papel y observa como el papel se levanta. Cuanto más rápido sopla el aire, menor es su presión. Al soplar, la presión por debajo del papel es mayor que por encima; esto empuja el papel hacia arriba. La fuerza de las alas de un avión consiste en su superficie sustentadora. Su diseño permite que el aire fluya más rápido por la parte superior. Manual de Física I. Elaborado por A. Rocio Suárez Escobedo Plantel No. 2 Tlaquepaque Febrero 2006

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MOVIMIENTO ONDULATORIO ONDAS MECÁNICAS

Longitudinales y Transversales

ONDA TRANSVERSAL

ONDA LONGITUDINAL

ONDA ESFÉRICA

REALIZA UNA INVESTIGACIÓN BIBLIOGRÁFICA ACERCA DE:

¿Qué es una onda? los tipos de ondas mecánicas (en dos y en tres dimensiones) sus características las partes de una onda la forma en que se transmiten otros tipos de ondas los fenómenos de reflexión, de difracción, de superposición el fenómeno del eco

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SONIDO Ondas sonoras. Fuentes sonoras. Características del sonido. Velocidad del sonido. Efecto Doppler. AFINANDO LA GUITARRA Todo guitarrista sabe afinar una guitarra. ¿Alguna vez haz visto afinar una guitarra? Primero tensa las cuerdas girando las clavijas. Enseguida coloca sus dedos en diferentes trastes para aumentar o reducir la longitud de las cuerdas y de la vibración. También puede tocar diferentes cuerdas (gruesas o delgadas) para obtener tonos diferentes. Escribe dentro del paréntesis una X en los casos que consideres correctos: ( ( ( ( (

) ) ) ) )

Al aumentar el grosor de la cuerda, el tono cambia Al aumentar el grosor de la cuerda, el tono es menos agudo Al aumentar la longitud de la cuerda, disminuye la tensión Al disminuir el grosor de la cuerda, el tono es más agudo El tono depende de la longitud, la tensión y el grosor de la cuerda

Subraya los factores de los cuales dependen los diferentes tonos:

Material de la cuerda

Marca de la guitarra

Tensión de la cuerda

Marca de la cuerda

Grosor de la cuerda

Longitud total de la cuerda

Observa detenidamente como vibra cada cuerda al pulsarla con el dedo. ¿Vibra en sentido longitudinal o transversal a la cuerda? La cuerda está produciendo una onda sonora que perturba el aire (medio elástico) comprimiéndola y expandiéndola sucesivamente. Así se va transmitiendo el sonido a través del aire como se observa en el siguiente dibujo:

Doo… Escribe dentro del paréntesis una X en los casos que consideres correctos: ¿Qué tipo de onda describe el sonido (OJO: No la cuerda) producido por las cuerdas de la guitarra al vibrar? ( ( ( (

) ) ) )

transversal inclinada longitudinal curva

La guitarra es la fuente sonora (la que produce el sonido). ¿Por qué produce sonido? ( ( ( (

¿Por qué se transmite el sonido de la guitarra desde la guitarra hasta una distancia de aproximadamente 5 metros? ( ( ( (

) porque perturba el aire comprimiéndolo y expandiéndose ) no lo transmite ) por su caja de resonancia ) porque el oído lo percibe a esa distancia

) por el aire que la toca ) por el hueco en su cuerpo ) por las cuerdas que tiene ) por la vibración de sus cuerdas

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El sonido de la guitarra se puede percibir de diferentes formas en nuestro oído:

Doo…

Doo…

Mii…

Mii…

RELACIONA CORRECTAMENTE LAS OBSERVACIONES DE LOS DIBUJOS CON UNA LINEA:

Doo… Doo…

Guitarra y trompeta Fuerte y débil

Doo… Mii…

Grave y fuerte Grave y agudo

Mii… Mii…

Afinado y desafinado

Las observaciones que hiciste en la actividad anterior se traducen en las llamadas cualidades del sonido que son tres: Intensidad, tono y timbre Y a su vez se explican desde el punto de vista de la física respectivamente por las características: Amplitud de onda, longitud de onda y forma de la onda Otro aspecto muy importante del sonido, es: su velocidad en los diferentes medios (sólidos, líquidos y gases) y su velocidad a diferentes temperaturas, los sonidos audibles y su escala de medición

Realiza una investigación bibliográfica muy completa acerca de su significado y explícala en un mapa conceptual Para comprender mejor el siguiente tema investiga el efecto Doopler del sonido

Efecto Doppler LOS EFECTOS DEL SONIDO EN MOVIMIENTO

Cuando el silbato de la locomotora produce sonido; se puede escuchar diferente a como es en realidad, de acuerdo a las distintas posiciones del oyente y del tren. Examina cuidadosamente las caricaturas y anota tus observaciones. Te pueden ayudar los conocimientos que adquiriste en la actividad anterior sobre los tonos agudos y graves y su relación con la longitud de la onda. Puuu

¿SE ESCUCHA DIFERENTE CUANDO SE ACERCA Y CUANDO SE ALEJA EL

Puuu Puuu

El sonido se escucha aparentemente más agudo cuando se acerca el tren, porque ____________________________________ ________________________________________________ . El sonido se escucha aparentemente más grave cuando se aleja el tren, porque ______________________________________ ________________________________________________ . Puuu

Puuu

¿SE ESCUCHA DIFERENTE CUANDO SE ACERCA Y CUANDO SE ALEJA EL

El sonido se escucha aparentemente más agudo cuando se acerca el oyente, porque __________________________________ _________________________________________________ . El sonido se escucha aparentemente más grave cuando se aleja el oyente, porque ____________________________________ _________________________________________________ .

Puuu

Puuu

¿SE ESCUCHA DIFERENTE CUANDO SE ALEJAN Y CUANDO SE ACERCAN

El sonido se escucha aparentemente más __________ cuando se alejan el tren y el oyente, porque ______________________ _________________________________________________ . El sonido se escucha aparentemente más __________ cuando se acerca el tren y el oyente, porque ______________________ _________________________________________________ .

Agrega información a tus propias caricaturas acerca de la explicación del efecto Doppler en los diferentes casos representados en esta actividad. Si eres un pésimo dibujante utiliza las mismas caricaturas.

¡Aunque puedes demostrar tu creatividad!

¡Atrévete!

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BIBLIOGRAFÍA: Álvarez Arellano Daniel. FÍSICA SEGUNDO GRADO DE SECUNDARIA. Ed Mc Graw-Hill. 2001. México. 212 páginas. Ceciliano Hernández Leonardo. PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE FÍSICA PARA BACHILLERATO. Ed Harla S. A. de C. V. 1996. México. 73 páginas. Castrillón V. Julio. FÍSICA PARA SECUNDARIA Y PREVOCACIONAL. Ed Enseñanza S. A. 1991. México. 723 páginas. Colegio de Bachilleres. FÍSICA I Compendio Fascicular. Ed LIMUSA Noriega editores. 2004. México. Pág. ? Colegio de Bachilleres. FÍSICA II Compendio Fascicular. Ed LIMUSA Noriega editores. 2005. México. Pag. ? ENCICLOPEDIA DIDÁCTICA DE FÍSICA Y QUIMICA. Ed. Océano. 2002. España. 320 páginas. Giancoli Douglas G. FISICA PARA UNIVERSITARIOS. Ed. Prentice Hall.3ª edición. 2002. México. Tomo I. 544 páginas. Janice Van Cleave. MATEMÁTICAS PARA NIÑOS Y JÓVENES. Ed Limusa. 2005. México. 262 páginas. Janice Van Cleave. FÍSICA PARA NIÑOS Y JÓVENES. Ed Limusa. 2003. México. 254 páginas. Jiménez Cisneros Emma. ACTIVIDADES DE APOYO PARA LA ENSEÑANZA Y LA EVALUACIÓN DE FÍSICA I. Ed LIMUSA Noriega editores. 2004. México. 103 páginas. Jiménez Cisneros Emma. ACTIVIDADES DE APOYO PARA LA ENSEÑANZA Y LA EVALUACIÓN DE FÍSICA II. Ed LIMUSA Noriega editores. 2004. México. 176 páginas. Pérez Montiel Héctor. FÍSICA GENERAL. Publicaciones Cultural. Segunda edición 2000. Segunda reimpresión 2002. México. 627 páginas. Tippens Paul E. FÍSICA Conceptos y aplicaciones. Ed. McGraw-Hill. Sexta edición. 2001. México. 943 páginas. Tippens Paul E. FÍSICA CONCEPTOS Y APLICACIONES. Ed. McGraw-Hill. Sexta edición.2001. México. 943 páginas. http://www.cienciafacil.com/experimentos2.html experimentos caseros http://office.microsoft.com/clipart/default.aspx?lc=es-mx galería de imágenes prediseñadas http://200.74.229.60/escien/escien48.html experimentos sencillos

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